主要从事实验力学领域的研究，着重全息、散斑、云纹等光电图象检测的理论、技术及在工程中的应用，以及基于同步辐射等技术的细观材料力学行为的研究等。主要研究成果包括：激光和部分相干光散斑运动规律，激光散斑做非接触式随机振动和冲击测量，新型电子散斑干涉仪研究，同步辐射光对材料内部损伤演化的研究等。先后在国内外学术刊物上发表论文百余篇。曾获中国科学院科技大会重大科技成果奖，中国科学院重大科技成果奖一等奖，国家自然科学奖四等奖；曾获全国三八红旗手、安徽省劳动模范和中国科学院优秀教师称号；2008年度荣获“何梁何利科学与技术进步奖”。

长期致力于力学和复合材料的教学和科研工作。对热防护材料与力学进行了较系统研究，与合作者一起针对超高温等特种服役环境下材料的模拟表征与优化设计进行研究，建立了细观热防护理论，给出了特种材料超高温力学性能与物理性能以及失效的科学表征方法，为工程设计提供了重要依据；研制了适合缠绕复合材料壳体等典型结构损伤和失效的分析软件，并利用低压信息预报爆破压力；强调用“材料、设计、分析、评价”一体化的思想解决复合材料结构的安全评价问题；建立了复合材料层合板结构性能衰退的概率统计模型；解决了超高强钢薄壁壳体的低应力脆断问题；将细观力学理论推广到复合材料领域，用来预报复合材料的性能和复合材料设计，并对复合材料及结构进行了多尺度力学分析；对压电、铁电与功能梯度材料等功能材料或结构/功能一体化材料的力学性能进行了研究，率先研制了基于智能材料与结构技术的结构健康监测、振动主动监控和主动变形控制系统以及复合材料工艺过程的监控系统。

获国家科技进步二等奖2次；安徽省重大科技成就奖；省部级科技成果一、二、三等奖共9次；国家级教学成果一、二等奖各1次；获授权发明专利12项，含中国专利金奖1次。现任本领域4个国际学术期刊编委。已发表论文260篇（其中SCI收录130篇）、著作8部，其中英文版专著在美、日、英、法等国发行。获国家重点实验室计划十周年与二十周年先进工作者金牛奖;省部级优秀教师奖4次、全国五一劳动奖章。

长期从事旋涡动力学和湍流研究，特别是在旋涡动力学理论、方法和旋涡控制方面，取得了系统的创造性成果，在国内外产生了重要影响。

2000年中国科学院“人才计划”和教育部“跨世纪优秀人才计划”，2001年“国家杰出青年科学基金”，2002年教育部“长江学者奖励计划”特聘教授，2004年国家“新世纪百千万人才工程”，2005年教育部“长江学者和创新团队发展计划”创新团队带头人， 2016年国家自然科学基金委员会创新群体学术带头人。2015年获得周培源水动力学奖一等奖。

一直从事本科生教学和研究生培养工作，先后获得“全国优秀博士学位论文指导教师”、中国科学院“优秀研究生导师”、中国科学院“优秀研究生指导教师”和宝钢“优秀教师奖”等。