计算动力学研究室主要从事计算力学基本理论、数值方法及其在科学与工程中的应用等方面的研究工作，尤其是强冲击载荷作用（如碰撞、冲击和爆炸）下材料与结构力学行为的多尺度、多种介质（刚体、固体、流体）、多物理场耦合（力、热、化学、电磁）数值分析方法（无网格法及粒子类方法、 有限元法及扩展有限元法、有限体积法）的研究。研究方向包括计算冲击动力学、流固耦合、超高速碰撞动力学、微纳米力学及多尺度分析、高性能计算和大型工程结构分析，在航天航空、国防、机械、土木、能源、交通等工程领域有广阔的应用背景。

研究室曾先后承担多项国家自然科学基金项目、973课题、863课题、教育部留学回国人员启动基金项目和横向科研项目。其中“反应堆结构核安全评审软件系统”项目荣获国家七五攻关重大科技成果奖。关于无网格数值方法的研究成果受到了国内外同行的关注，获2023年度北京市自然科学奖二等奖、2012年度中国百篇最具影响国内学术论文、第6届中国科协期刊优秀学术论文二等奖和教育部自然科学奖二等奖（2009年），并研发了冲击爆炸三维物质点法数值仿真软件MPM3D（计算机软件著作权登记2009SRBJ4761，2009.7）、三维显式有限元物质点法仿真软件FEMP3D（计算机软件著作权登记2012SR032143，2012.4）、毁伤效应无网格法数值仿真系统MaPoSS（计算机软件著作权登记2014SR085448）。开设《计算动力学》(清华大学研究生精品课) 、《理论力学》(国家精品课)、《有限元法基础》（清华大学挑战性示范课）、和《冲击动力学》，出版了《弹性理论基础》、《The Material Point Method - A Continuum-Based Particle Method for Extreme Loading Cases》、《物质点法》、《计算动力学》(第1版、第2版)、《无网格法》、《物质点法数值仿真（软件）系统及应用》、《工程弹性力学与有限元法》、《理论力学》（第1版、第2版、第3版）和《冲击动力学》等教材与专著，其中《弹性理论基础》曾获得全国优秀教材二等奖。