Дослідження спрямовані на вирішення міждисциплінарних проблем фізики та механіки руйнування металів і конструкційних сплавів, пов'язаних з впливом як мікроструктурного, так і напружено-деформованого стану металу на його здатність чинити опір пластичної деформації і руйнуванню. Прикладний аспект цих досліджень полягає в розробці фізично обґрунтованих критеріїв граничного стану сплавів при їх навантаженні в силових елементах конструкцій та прогнозуванні радіаційного ресурсу корпусного металу енергетичних ядерних реакторів. Методологія досліджень пов'язана із розробкою моделей граничного стану металів і сплавів з урахуванням структурної ієрархії процесів пластичної деформації і руйнування. Останнім часом значна увага приділяється новому напрямку у фізиці міцності — дослідженню атомних механізмів деформації і руйнування нанокристалів та особливостям прояву цих механізмів у двовимірних (графен) і одновимірних (карбін) кристалах.