针对金属材料强度研究中的高、低频复合振动载荷加载问题，提出一种新型双变频振动结构。首先，建立了该结构的动力学模型，并给出了详细的运动学方程。其次，建立了双变频振动结构的三维模型，利用ANSYS有限元分析软件对其关键的齿轮箱部件进行了模态分析验证，并构建其控制系统。最后，对双变频振动结构的实验机构进行了振动特性实验研究。实验结果表明，该结构的高频与低频振动均可实现并可控，能够提供单频振幅以及双频叠加振幅，其振动特性实验数据与动力学模型的分析结果吻合，证明了动力学模型的正确性。