作為項目負責人和主要承擔者完成了由美國NASA與國防部等政府機構以及國際著名企業 (包括Boeing, EADS/Airbus, Bombardier, Lockheed Martin)的數千萬美元的研究基金, 在航空航天結構健康監測的基礎理論研究與應用技術研究方面取得多項國際領先的創造性研究成果，研究成果曾先後四次在美國NASA的技術簡報上報道，發表論文及美國NASA與國防部研究報告100多篇，申請美國發明專利18項，已授權8項。2010年10起在中國商飛北京研究中心負責有關民機結構健康監測與管理技術及智能材料與結構技術方面的基礎性、前瞻性研究。部分研究成果如下：
發展了傳感器網絡智能層的概念，首次提出了多線智能層、三維智能層以及電磁屏蔽智能層的概念，發明了多種傳感器網絡智能層的制作技術；
首次提出了混雜壓電傳感/光纖傳感主動結構健康監測系統，建立了以壓電傳感器原件作驅動器、光纖光柵作傳感器的主動結構健康監測理論方法；
首次提出了基於分布式傳感器網絡的具有自治和自動化診斷功能的火箭發動機的結構健康監測與管理系統；
首次提出了低成本和高可靠的自治結構健康監測系統，以評估復合材料風扇包容機匣的完整性；
首次提出並建立了分布式多功能傳感器網絡的概念以實現復合材料結構多模式感知探測能力；
作為項目負責人，領導研究團隊在國際上率先開展結構健康監測在航空航天工程中應用基礎研究，解決了保障結構健康監測技術在航空航天領域中得以成功應用的多項關鍵技術；
揭示了復合材料螺栓連接結構的損傷破壞機理，發展了包括損傷漸進分析與有限元應力分析相結合的復合材料螺栓連接結構損傷分析技術；
發明了基於智能層的行人撞擊保護系統，使汽車撞到行人時能自動提供給行人保護，以減少行人的傷害；
發展了用於描述金屬材料在熱力學載荷下力學行為的統壹本構模型，以及預測金屬材料疲勞壽命的本構模型；
首次提出了雲紋幹涉條紋倍增方法、發展了高靈敏度、高溫全息雲紋光柵的制作技術研究；
將高靈敏度雲紋幹涉法應用於增韌結構陶瓷和形狀記憶合金等新材料的細觀力學研究中，發現了相變塑性局部化等現象。