主要研究领域包括：板壳非线性固体力学，电磁固体力学和风沙环境力学。

在板壳非线性固体力学领域，成功给出非线性轴对称冯卡门板方程的精确解并解决了摄动解和迭代解的函数展开形式及收敛性证明、高阶解的计算机求解等棘手问题，其研究成果受到学术界的高度重视：该领域国际知名学者、中国著名科学家钱伟长院士评价其为“解决了自1910年以来国际力学界未能解决的一个重要问题”，中国力学学会将其评价为“是五十年来该领域最完备的一项研究，处国内外领先地位”。

领导的兰州大学电磁固体力学研究组在铁磁弹性体及结构和超导磁体等电磁结构多场耦合力学系统的理论建模和定量分析方面开展了相关研究，其成果被选入《国家自然科学基金资助项目优秀成果选编（三）》，在电磁固体力学方面的研究项目于2005年获教育部提名国家科学技术奖自然科学奖一等奖，在风沙运动机理方面的研究项目于2006年获甘肃省科技进步一等奖，在电磁介质与结构非线性行为方面的研究于2008年获国家自然科学二等奖。

自上世纪末以来，结合我国重大风沙环境课题，组织和主持了兰州大学风沙环境力学研究，并就其多场耦合非线性复杂动力系统中若干关键科学问题的研究取得实质性进展，在短短几年内就在影响因子2.0以上国际权威学术期刊，包括Applied Physical Letters、Journal of Applied Phys.、Physical Review E、The European Physical Journal E、Journal of Geophysical Research等上相关学术论文近20篇。作为国家基础科学研究重大规划项目（973）“中国北方沙漠化过程及防治研究”的课题负责人，其部分成果在2005年8月的“973”项目课题结题验收时被专家组评价为“提升了我国风沙运动研究的国际影响力”。