结构件在使用过程中由于受各种外部载荷和长时间服役环境的影响,不可避免的出现局部损伤,结构件受损会使结构的强度降低并影响整体性能。为了恢复及增强结构件的力学性能和服役寿命,对受损结构件进行修复和补强十分必要。碳纤维复合材料（CFRP）力学性能较好,可设计性较强、抗疲劳性能较好、耐腐蚀性能较强、便于整体成形,所以适用于修复和补强金属结构件。因此,本文研究了修复方式、修复长度、中心裂纹方向和服役温度等因素对碳纤维复合材料修复金属结构件力学性能、渐进失效过程、失效模式、应变分布及演化的影响规律,主要研究内容和成果包括:（1）设计了阶梯式单面和双面修复的胶接、胶铆混合修复补强结构,研究了修复方式对修复补强结构的峰值载荷、失效位移、渐进失效过程和失效模式的影响规律,利用数字图像相关（DIC）技术研究了不同修复方式对碳纤维复合材料修复补强结构在拉伸载荷下的全场应变分布和演化过程的影响。结果表明,双面胶铆混合修复补强结构可以达到较好的修复补强效果,极大地提高了结构件的强度。胶接修复的失效模式是界面失效,薄层内聚失效、轻微纤维撕裂失效和纤维分层,在混合修复件中还发现了纤维断裂失效以及铆钉剪切断裂的失效模式。（2）设计了碳纤维复合材料双面修复含不同原始中心裂纹的Ti6Al4V结构件。研究了修复长度和原始裂纹方向对修复补强结构的失效位移、强度、刚度、能量吸收、渐进失效过程和失效模式的影响规律,使用DIC技术研究了不同修复长度和原始裂纹方向对碳纤维复合材料修复补强结构在拉伸载荷下的全场应变分布和演化过程的影响。结果表明,碳纤维双面胶接修复补强结构能够达到较好的修复补强效果,较好地提高了含中心裂纹Ti6Al4V板的结构强度。随着修复长度的增加,修复件的内聚失效率会提高,并且会出现轻微纤维撕裂或纤维撕裂。（3）研究了碳纤维复合材料修复补强含不同原始中心裂纹的Ti6Al4V结构件在高温服役条件下的修复补强效果,研究了服役温度和不同原始裂纹方向对修复补强结构的失效位移、强度、能量吸收和失效模式的影响规律,采用DIC技术研究了服役温度和不同原始裂纹方向对碳纤维复合材料修复补强结构在拉伸载荷下的全场应变分布和演化过程的影响。结果表明,碳纤维复合材料修复补强Ti6Al4V结构件在80℃时补强效果较好,修复件主要的失效模式为界面失效,失效模式对裂纹方向和温度的敏感性较小。