实体壳单元是一种具有真实厚度的特殊壳单元，具有实体单元的构型和壳单元描述弯曲的特性。与传统的壳单元相比，实体壳单元不带有转动自由度，具有完全三维的应力应变本构关系，且当模型同时包含实体单元和壳单元时无需匹配自由度，因此适于分析板材成形问题。　　 近年来实体壳单元模型是国际上单元技术研究的一个热点。目前，实体壳单元的开发都是基于隐式算法框架。隐式算法非条件稳定，但是需要集成刚度矩阵，且每一时间步都需要多次迭代以达到平衡，在求解大变形、接触等非线性问题时收敛性难以保证，致使实体壳单元的应用局限于较简单的成形问题。为了实现实体壳单元在复杂非线性板材成形分析中的应用，有必要将实体壳单元与显式有限元法结合。　　 本文针对八节点实体壳单元进行研究，基于三场独立的Hu-Washizu变分原理，采用Updated-lagrange法描述大变形，对于服从Von Mises屈服准则和Hill'1948屈服准则的材料分别采用径向返回迭代法和多级径向返回迭代法更新应力应变，推导了全积分和缩减积分实体壳单元的非线性显式有限元模型。同时提出了一种改进的内部自由度凝聚法，大大降低了存储量和计算时间，使得带有EAS参数的实体壳单元具有明显的通用性和简洁性，具有很好的工程应用前景。　　 对于全积分实体壳单元，首先采用18个改善拟应变(EAS)参数消除单元自锁现象，提高单元计算精度。接着分析了各EAS参数的功能，提出采用假设自然应变（ANS）法代替改善拟应变(EAS)法消除厚度和剪切自锁，推导了九参数EAS实体壳单元列式，在保持精度的前提下，提高了EAS单元计算效率。　　 对于缩减积分实体壳单元，采用面内单点积分、厚向多点积分的方案，通过添加反沙漏力控制沙漏现象。有效地利用EAS法和B-bar法消除厚度自锁和体积自锁现象，推导了分别采用六参数EAS法和ANS法消除沙漏项剪切自锁的实体壳单元非线性显式求解公式。　　 根据所推导的实体壳单元显式求解公式，开发了实体壳单元非线性显式有限元程序NSSEP(Nonlinear Solid-Shell Explicit Program)。利用NSSEP进行分片试验，并计算了线性和非线性的板壳结构标准算例。结果表明，所推导的全积分和缩减积分实体壳单元能够通过分片试验描述常应变，且无自锁困扰，计算精度高，可有效地解决大弯曲大转动的非线性板壳问题。同时得出：相对于缩减积分实体壳单元单元，全积分实体壳单元单元无需考虑沙漏控制，表达式简单，而且性能稳定，计算结果可靠，适于分析工程问题。然而全积分单元计算效率低，极大地限制了其在大规模的工程中的应用。随着现代高性能计算机技术和并行算法的发展，全积分技术在工程中的应用成为可能。因此从计算精度和计算效率考虑，建议在板材成形分析中采用九参数的EAS实体壳(E9ASS)单元。　　 考虑到计算精度和计算效率，本文将九参数EAS实体壳单元(E9ASS)用于板材成形分析。首先利用商业化有限元软件ABAQUS为用户提供的二次开发接口，将所推导的E9ASS单元，编译成ABAQUS显式框架下的自定义单元VUEL，从而利用其中的接触和摩擦算法。通过分析带有接触的方板拉伸问题和翻边成形算例，检验了VUEL的正确性，体现出实体壳单元在处理成形分析中接触和弯曲问题的优越性。接着采用VUEL计算了三个NUMISHEET标准考题，验证了实体壳单元用于板材冲压成形分析的可行性；并采用VUEL分析了槽形件辊弯成形，突出实体壳单元用于辊弯成形分析的可行性和精确性。为了进一步实现实体壳单元在复杂辊弯成形中的应用，对实体壳单元显式模型进行并行化，并采用一个算例验证了并行模型的具有很好的计算加速比和计算精度。最后，通过利用高性能网络PC机群系统，采用实体壳并行模型，成功模拟了一个直缝焊管辊弯成形算例，为辊弯成形工艺设计提供指导。