主要从事弹塑性力学、薄壳理论和塑性理论的研究工作
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在壳体理论方面，黄克智提出薄壳统一分类理论，发展了求解壳体问题的合成分解法与边界层二次近似理论，提高了壳体边界层的精度。在压力容器强度分析方面，黄克智及其合作者致力于把力学应用于压力容器强度分析二十多年，在管壳式换热器管板强度设计方法和圆柱壳大开孔接管的薄壳理论解两个方面，为中国压力器界取得了具有国际先进水平的成果。在断裂力学方面，黄克智和他的学生们得到了幂硬化材料扩展裂纹尖端奇异场和裂纹起裂后整个稳定非定常扩展过程的理论阻力曲线；采用更接近于真实的考虑鲍氏效应的混合硬化模型，研究裂纹尖端的分区构造及其渐近解；澄清了理想弹塑性可压缩材料的扩展裂纹尖端奇异场这一国际上弹塑性断裂力学研究中的难题。在有限变形塑性本构理论方面，黄克智首先完成了《张量分析》与《非线性连续介质力学》这两部系统性的研究专著，并以此为基础，提出了包括Cauchy平均转动公式，固化物质导数、变形率标架旋率等一系列创新概念与结果。在考虑相变的力学领域，黄克智和合作者利用宏细观结合的本构理论，对于形状记忆合金、结构增轫陶瓷和铁电材料提出了宏细观结合的相变本构关系。在应变梯度塑性力学方面，黄克智与合作者解释了在韧性材料中发生解理开裂现象的机制。在纳米力学方面，黄克智与合作者把物理学中材料的原子势直接用于发展纳米尺度的连续介质力学模型。这一基于原子势的连续介质力学模型无需任何参数拟合，与原子模拟的结果符合很好，因此对纳米技术的发展可以起到重要作用。
