热机械分析是一种测量物质的形变与温度时间等函数关系的一种技术，主要用于测量物质的膨胀系数和相转变温度等参数，广泛应用于塑料、橡胶、薄膜、纤维、涂料、陶瓷、玻璃等多个领域，进行这种测量的仪器称为热机械分析仪。
作为热分析技术大类中的一种，热机械分析仪的基本原理与热膨胀分析仪的原理相近，均是测量固体和液体尺寸随温度变化的仪器。主要是在程序控温下，利用仪器内部的线性可变差动变压器(lvdt)量测材料因热及机械荷重下所产生的尺寸变化，获得在不同荷重情形(如压力或张力)下，试样的膨胀、拉伸、压缩和弯曲的量测等。
热机械分析仪的操作模式、测试探头、工作夹具都具有很强的灵活性，同时能够得到灵敏的信号。仪器中的探头由固定在其上面的悬臂梁和螺旋弹簧支撑，通过加马力马达对试样施加载荷。当试样长度(即试样管和探头的相对位置)发生变化时，差动变压器检测到此变化，则连同温度、应力和应变数据，由热机械分析仪中央处理机收集后送到工作站进行数据分析。
热机械分析仪主要由机架、压头、加荷装置、加热装置、致冷装置、形变测量装置、记录装置、温度程序控制装置等组成，各组成部分的主要参数如下：
1、机架：刚形结构，在测试温度范围内轴线方向不发生变形；
2、压头：直径4.0 mm，长度10 mm；
3、加荷装置：可通过压杆、压头对试样施加压强0.4 mpa；
4、加热装置：为程序控制系统，控温速率1.2 ℃/min，控温精度0.5 ℃；
5、致冷装置：温度限为-150 ℃；
6、形变测量装置：探头每位移1 μm输出1 μv电信号。