Con ventajas en eficiencia y conveniencia, los modelos analíticos que utilizan entradas experimentales para predecir las propiedades mecánicas de los compuestos de tela tejida plana (PWF) son fiables para garantizar las aplicaciones de ingeniería de los compuestos. Considerando la importancia del aspecto anterior, se propone en este artículo un nuevo modelo analítico para predecir el módulo de tensión uniaxial del PWF. Primero, los hilos compuestos se simplifican como secciones transversales en forma de lente que ondulan a lo largo de caminos compuestos por arcos. Luego, se realizan análisis de fuerzas de los segmentos de hilo con las interacciones internas simplificadas, y el modelo analítico se deduce posteriormente del principio de energía potencial mínima y el segundo teorema de Castigliano. Se elige el PWF de T300/Cycom970 como objeto de estudio al que se aplica el modelo analítico propuesto. Se realizan observaciones microscópicas y experimentos de ablación térmica en las muestras para obtener las entradas necesarias. Se calcula el módulo de tensión uniaxial y se realizan experimentos de tensión en los laminados para validar la predicción analítica. La pequeña desviación entre los resultados experimentales y analíticos indica la viabilidad del modelo analítico propuesto, que tiene buenas perspectivas para validar la efectividad de los parámetros de modelado obtenidos experimentalmente y garantizar la precisión del modelado a mesoscala para el PWF.