复合材料的细观理论认为单向复合材料在受轴向拉伸中仅产生相应的内应力，且纤维及基体产生的内应力相等，轴向应变也相等。

通过分析单向复合材料在载荷作用下的力学性能，可以得到单向复合材料沿主轴方向的强度参数以及刚度参数。在参数确定过程中，选取特征体单元进行分析，并假设纤维与树脂具有相同的厚度。

7.1.3.1　轴向模量E11

将轴向应力作用于代表体积单元计算纵向单向板的弹性模量，特征体单元如图7-1所示。

图7-1　特征体单元轴向受力示意图

其中：

则有：

式中：c、f、m分别表示复合材料、纤维及基体；F表示受力；E表示弹性模量；V表示体积分数；下标11表示沿轴向。

7.1.3.2　横向模量E22

特征体单元受横向拉伸力，采用相似的矩形体抽象法，特征体单元如图7-2所示。

图7-2　特征体单元横向受力示意图

其中：

Δc=Δf+Δm

（7-5）

Δc=tc·εc，同理有Δf=tf·εf，Δm=tm·εm

（7-6）

则有：

式中：σc、σf、σm分别代表复合材料、纤维、基体中的应力；Δc、Δf和Δm分别表示复合材料、纤维和基体的横向伸长。

7.1.3.3　主泊松比ν12

单向板在纤维方向受力拉伸，主泊松比，仍以矩形块代表纤维和基体。纵向拉伸时，横向变形是纤维和基体变形之和。如图7-3所示，对特征体单元施加纵向应力以计算特征体单元的泊松比。

图7-3　特征体单元受力俯视图

其中：

所以应变：

则有：

同理：

式中：εf、εm、εc分别代表纤维、基体以及复合材料的应变。(www.daowen.com)

7.1.3.4　面内剪切模量G12

对特征体单元施加面内剪切力，如图7-4所示。

则有剪切变形：

则有：

同理：

式中：τ表示面内剪切强力；δ表示剪切变形；γ表示剪切应变；G表示剪切模量。

图7-4　特征体单元受剪切力

7.1.3.5　单向板强度

单向板的强度参数：，其中强度预测远比刚度复杂。因为强度与材料、几何形状非均一性、纤维基体界面、制造工艺环境有极大的敏感性。其中，由于纤维承担复合材料中的大部分载荷，假设纤维在（εf）ult断裂时，整个复合材料将断裂。

所以，复合材料的纵向拉伸强度为：

式中：T表示拉伸状态。

同理，纵向压缩强度为：

式中：C表示压缩。

横向拉伸强度比较复杂，除纤维、基体本身性质外，还有很多因素，如纤维和基体的黏结强度、空洞的存在以及纤维和基体热膨胀不匹配导致的剩余应力也极重要。

横向拉伸强度为：

其中，

代入式（7-21）可得横向拉伸强度为：

式中：s、d分别代表复合材料以及纤维截面宽度。

同理，可得横向压缩强度：

纤维和基体面内剪切应变：

式中：（γ12）c、（γ12）f、（γ12）m分别表示复合材料、纤维、基体面内剪切应变。

由于纤维和基体的剪应力相等，所以：

如果假定复合材料破坏主要是由于基体破坏引起，那么：

同理可知：