Devido ao amplo uso de polímeros termoplásticos com função mecânica na indústria, faz-se cada vez mais necessário o desenvolvimento de metodologias robustas para a caracterização de comportamento mecânico destes materiais. o presente trabalho apresenta uma proposta de metodologia de ensaios para caracterização mecânica de termoplásticos, contemplando carregamentos trativo, compressivo uniaxial e compressivo biaxial, em regime de deformações finitas, com deslocamentos monotônicos e cíclicos. para a implementação experimental da proposta foram projetados e fabricados três novos dispositivos de fixação e posicionamento da amostra para estes ensaios. foi projetado também, um novo conceito de transdutor de deslocamento biaxial para corpos de prova de pequenas dimensões, capaz de medir simultaneamente as deformações longitudinal e transversal do corpo de prova. nos ensaios experimentais a curva tensão-deformação verdadeira foi obtida utilizando-se a técnica de correlação de imagens digitais (dic) e transdutores de deslocamento do tipo lvdt. como estudo de caso foram realizados ensaios de caracterização mecânica do polietileno de ultra alto peso molecular (uhmwpe), material utilizado para aplicações médicas nas superfícies de contato articulado de próteses para artroplastia de joelho, quadril e ombro, principalmente. a metodologia proposta possibilitou a obtenção da curva tensão-deformação verdadeira para o material analisado e a determinação dos parâmetros associados. foram detectadas diferenças no comportamento do material quando testado nas diferentes direções com relação ao sentido da extrusão da barra original. os dispositivos projetados foram capazes de obter, com homogeneidade, deformações acima de 50% e seus projetos estão autorizados para reprodução. os desenhos técnicos estão disponíveis nos apêndices deste documento. os resultados completos dos ensaios realizados podem ser acessados no site deste projeto.