本文发展了一种适用于光滑壳和非光滑壳的新型协同转动4节点四边形壳单元。在单元中每个节点采用了 3个平动自由度和2/3个矢量型转动自由度。每个光滑壳的节点或非光滑壳的非交界节点采用壳中性面法向矢量的两个最小分量作为矢量型转动变量,在非光滑壳中性面交界线上的节点采用3个矢量型转动变量,它们分别是节点定向矢量组中一个定向矢量的较小或最小分量和另一定向矢量的两个最小分量。在非线性增量求解过程中,这些矢量型转动变量可以采用简单的加法将增量累加到原矢量中直接进行更新,且采用了协同转动框架的单元在局部和整体坐标系下计算得到的切线刚度矩阵都是对称的,结构整体切线刚度矩阵可以采用一维线性存储,从而节省大量的计算机存储资源和计算时间。在协同转动框架中,单元的局部坐标系随单元的刚体转动而转动,不受单元变形的影响。因此在计算局部坐标系下的单元内力矢量和切线刚度矩阵时,可以先排除单元刚体转动的影响,从而简化局部坐标系下的单元计算公式。为了消除闭锁现象的不利影响,采用混合张量插值应变法消除剪切闭锁,采用单点积分方案计算单元内力矢量和切线刚度矩阵。为了消除缩减积分法可能带来的零能模态,借鉴了 Belytschko提出的标准等参形函数的等价形式和物理稳定化零能模态控制法,通过定义六个附加广义应变,得到了引入稳定化后的单元公式。本文采用了广义位移控制法对非线性方程组进行增量迭代求解。为了检验单元的可靠性、计算效率和收敛性,本文选用了9个大位移、大转动的经典算例进行非线性分析,包括3个光滑壳和6个不同类型的非光滑壳算例。