主要研究领域及科研方向：机械及结构和机电设备可靠性工程、安全性工程，“RMS五性”通用质量特性系统工程，故障诊断预测及健康管理和智能运维。

张建国教授长期从事机械及结构和机构可靠性、安全性设计分析建模、不确定性结构和机构量化分析及可靠性优化设计等方向研究，成果推广应用于通用机械、航空、航天、船舶、兵器、核工业等领域。