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因爲常用的複合材料FR4,FRP大部分爲鋪層複合材料，而鋪層複合材料的基本單元爲單向複合材料，所以要了解單向複合材料的強度，才能了解鋪層複合材料的強度。

單向纖維增強複合材料是正交各向異性材料。當外載沿材料主方向作用時稱爲主方向載荷，其FR4,FRP對應的應力稱爲主方向應力。如果載荷作用方向與材料主方向不一致，則可通過上述的坐標變換，將載荷作用方向的應力轉化爲材料主方向上應力。

與各向同性材料相比，正交各向異性材料的強度在概念上有下列特點：

1）對于各向同性材料，強度理論中所指的最大應力和線應變是材料的主應力和主應變；但對于各向異性材料，由于最大作用應力電木板並不一定對應材料的危險狀態，所以材料方向無關的最大值主應力已無意義，而材料主方向的應力是重要的，由于各主方向強度不同，因此最大作用應力不一定是控制設計的應力。

2）若材料在拉伸和壓縮時具有相同的強度，則正交各向異性單層材料的基本強度有三個：X-軸向強度（沿材料主方向1），Y-橫向強度（沿材料主方向2）和S-剪切強度（沿1-2平面），見圖4。5。

在確定單層材料強度時可不考慮主應力。例如某單層材料在1-2平面內的基本強度爲：X=1500MPa、Y=50MPa、S=70Mpa；纖維方向1的強 度遠高于2方向上的強度。假如由外載引起的應力σ1=800MPa、σ2 =60MPa、τ12=40MPa這裏的前兩個應力分別爲材料1、2方向的應力，不是第一、第二主應力。雖然1 方向的應力小于1方向的強度，剪應力小于剪切強度，但是2方向的應力大于2方向上強度。按著某種強度理論，這樣的單層板將發生破壞。因此，正交各向異性複 合材料中強度是應力方向的函數，而各向同性材料中強度與應力方向無關。

如果材料的拉伸和壓縮性能不相同（大多數纖維增強複合材料不相同），則基本強度有5個：

Xt----縱向拉伸強度；

Xc----縱向壓縮強度；

Yt----橫向拉伸強度；

Yc----橫向壓縮強度；

S----剪切強度；

它們分別由材料單向受力實驗測定。3）正交各向異性材料在材料主方向上的拉伸和壓縮一般是不同的，但在主方向上的剪切強度（不管剪應力是正還是負）都有相 同的最大值。在材料主方向上的正剪應力和負剪應力的應力場是沒有區別的，兩者彼此鏡面對稱。但是在非材料主方向上的剪應力最大值依賴剪應力的方向（正 負）。例如當剪應力與材料主方向成45度角時，正和負的剪應力在纖維方向上産生符號相反的正應力（拉或壓），的剪應力，纖維方向有拉伸應力，而垂直于纖維 方向上有壓應力；對于負的剪應力，纖維方向有壓應力，而垂直于纖維方向有拉應力。然而材料的縱向拉伸強度和壓縮強度一般是不同的。這說明拉壓性能不同的正 交各向異性材料的強度分析是很複雜的。

大多數試驗測定的材料強度時建立在單向應力狀態基礎上的，但是實際結構問題常涉及平面應力狀態或空間應力狀態，這裏主要講述幾個常用平面強度理論。

最大應力理論，在這個理論裏，各材料主方向應力都必須小于各自方向的強度，否則即發生破壞。

該理論中，各種模式之間沒有相互影響，實際上是5個分別的不等式。在應用最大應力理論時，所考慮材玻璃纖維料中的應力必須轉換爲材料主方向的應力。

最大應變理論，該理論和最大應力理論相似，這裏受限制的是應玻璃纖維變，對于拉伸和壓縮強度不同的材料，如下不等式

如果任一不等式不滿足，即認爲材料破壞。像剪切強度一樣，最壓克力大剪切 應變不受剪應力方向的影響，在應用此理論前必須將總坐標系中的應變轉化爲材料主方向的應變。 Hill-蔡強度理論，Hill于1948 年對各向異性材料提出了一個屈服准則，然後蔡在此基礎上確定了單層複合材料強度X，Y，S 表示的基本破壞准則，稱爲Hill-蔡強度理論，其形式如式4-9所碳纖維示，只要把材料的受力和強度帶入式中，如果右側小于1，則材料不破壞，大于1則破壞，1就是材料破壞的邊界。

這是一個統一的強度理論公式，不同于最大應力和最大應變理論。Hill-蔡強度理論有如下優點：

1）材料應力隨著方向角的變化是光滑的，沒有尖點；

2）材料應力一般隨著方向角增加而連續減小；

3）該理論和實驗之間吻合很好；

4）該理論中破壞強度X玻璃纖維、Y、S之間存在聯系，而其它理論假定三種破壞單獨發生；

5）此理論可進行簡化而得到各向同性材料的結果。
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