建立了电磁功能材料的宏细观统一本构关系理论与断裂理论，为形成完备的电磁功能材料变形与断裂理论体系做出了贡献。多场耦合力学在力学学科发展规划中一直被列为前沿领域。在该领域首次发现高低交变电场下两种疲劳断裂模式及机制，解决了细观结构与宏观性能关联的难题，所建立的宏细观相结合本构理论，被国际上公认为“三种代表性铁电材料本构理论”之一。该理论突出优势在于解析表达式更便于工程应用，被国内外三十多家单位用于有限元分析和功能器件设计，对形成完备的电磁固体变形与断裂理论体系和电磁材料与器件可靠性设计做出贡献。
建立了轻质多功能复合材料力电热磁多场多尺度计算方法与设计制备方法，被国内外力学、机械、材料、化工、土木、地质和航空航天等领域四十多个单位采用。提出了多功能多级点阵复合材料设计新概念，发展了轻质/隐身/防热/抗爆/透波/承载多功能复合材料制备技术，研发出国内外首台全自动三维点阵编织机，设计制备出的多类轻质多功能复合材料材料与构件已应用于国防装备建设。
建立了先进材料力电热磁多场多轴加载测试技术与实验方法，制定了该领域试验机测试规范，填补了国家行业标准的空白。自主研发出十余种科学仪器，已应用于国内几十家工业企业与科研单位，并出口到美英澳日等国家，其中力电热磁耦合加载与测量设备成为国内该领域科学仪器的主要来源，为科学创新研究、国防与重要工业高科技产品攻关与质量保障提供了技术手段。
已出版中英文学术专著5部，SCI论文400多篇，他引3800多次，授权国家发明专利39项。获得国家自然科学二等奖2项，教育部技术发明奖一等奖2项和教育部自然科学奖一等奖3项，何梁何利科技奖，徐芝伦力学奖等。