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本文对短纤维／热塑性聚氨酯(SF-TPU)复合材料注射充模加工过程、材料结构与性能之间的关系进行了较全面的深入探讨。 加工过程与复合材料结构、性能相互密切关联，复合材料的结构：如纤维长度、纤维取向及其分布是由加工过程与加工机械决定的，同时，它们又对复合材料的力学性能产生重要影响。 本文，在国内首次提出了模拟短纤维复合材料在矩形腔、拉伸试样形腔注射充模过程中流动、传热、纤维取向的有限差分数值计算模型。在本计算模型中，考虑了前锋处的喷泉流、充模中产生的固化层及纤维用量、纤维长径比、纤维之间的相互作用等对注射充模过程和纤维取向的影响，并采用了随前锋运动的移动坐标系。 为了验证本文数值模拟方法的正确性，把本文的计算结果与实验结果进行了比较，二者能够较好地吻合；同时，采用显微分析方法，对SF-TPU注射试样不同截面、不同部位的纤维取向进行了显微观察、分析、照摄和数据处理，并与数值计算模型的计算结果进行了比较，二者较接近。证明本文的数学模型和测试方法均具有应用价值。 本文对SF-TPU结构参数进行了测试和表征：1)测试了短纤维长度及长度分布，并用短纤维长度分布指数来评价短纤维长度分布状态；2)测试了短纤维取向及其分布，并用取向因子表征短纤维取向程度。结果表明：对注射充模试样，用短纤维长度分布指数来评价短纤维长度分布状况，用取向因子描述短纤维取向程度也是可行的。经本文的实验观察还发现：SF-TPU中短纤维排布较复杂，在一定纤维用量下存在着纤维挤压、缠绕等非理想排布情况，影响测试的精确性。 本文提出了SF-TPU纵向模量预测方程、纵向强度预测方程和热膨胀系数预测方程。在国内首次提出：预测方程中，要考虑纤维-基质界面结合强度的影响。首次在较大纤维用量和较宽纤维长度的范围内考查了SF-TPU力学性能与结构参数的关系；同时，考察了理论预测值与实验结果的吻合性。结果表明：用平均长度考虑纤维长度分布、用取向因子考虑纤维取向的影响，用界面修正系数考虑短纤维-TPU界面结合性质，最终的预测结果与SF-TPU的强度、模量及