碳纤维复合材料(Carbon fiber reinforced plastic, CFRP)增强修复混凝土和钢结构已经在建筑、航空等行业广泛应用,该方法具有操作简单、维护方便等优点。并且该增强结构在壳结构上有大量的设计应用。本论文把该结构应用到飞机翼梁简化结构中,并且对该复合结构进行力学性能研究。在本论文中主要利用理论计算、有限元分析和实验研究三种研究方法。理论分析主要利用材料力学的一些基本理论进行讨论,从而得出关于碳纤维复合材料增强梁结构拉压应力等的通用公式;有限元分析则利用有限元分析软件ANSYS对碳纤维复合材料增强梁结构进行分析计算;实验研究主要是通过三点弯曲实验,对碳纤维增强梁结构进行研究,从而得到该复合结构的应力分布情况,验证理论计算和有限元分析的合理性。通过以上三种方法对复合结构的最大拉压应力值以及影响最大拉压应力的各项因素进行分析,并且对其破坏方式进行讨论,对两种材料的截面进行优化计算。从而得到与金属结构相比其设计极限载荷不变而重量得到最大限度减轻的复合结构件。通过一些理论试验研究,本文对低成本的中小型飞机翼梁结构设计有一定的参考价值,并且对CFRP增强铝合金梁结构的设计提供一些理论依据。