车轮是整车行驶部分的主要承载件，它要承受车辆本身自重载荷和行驶过程中各种动态载荷所产生的不规则应力的考验，因此车轮的性能已经成为衡量整车质量的重要指标之一。冲击试验表征的是车轮在过减速带或道路凹坑、受道牙和石块冲击等突发恶劣工况下的行驶性能，这些突发恶劣工况很容易造成车轮的瞬间破坏失效。为了减短设计周期、节约成本，车轮设计越来越多地运用有限元方法进行车轮性能试验的仿真分析，所以如何提高车轮冲击性能仿真精度已经成为业界研究的关注点。本文研究钢制轮毂在准静态和高应变率下的力学性能，建立材料考虑多种应变率的本构模型，建立13°和90°冲击工况下详细的轮胎和钢制车轮有限元模型，结合冲击物理试验对比验证仿真模型的有效性，并利用近似模型的方法对钢制车轮轮辋进行轻量化研究，为钢制车轮冲击性能仿真分析与轻量化设计提供借鉴。本文的主要研究内容和结论如下：(1)对轮辋用钢和轮辐用钢进行准静态和动态下的拉伸力学性能实验，得到了轮辋轮辐材料在准静态和高应变率下的真实应力应变曲线，分析了应变率对轮辋轮辐材料力学性能的影响。根据轮辋材料准静态和三种应变率下的真实应力应变曲线，采用广义Cowper-Symonds模型，建立了考虑多种应变率的轮毂材料本构方程，并利用本构方程对应变率200s-1下的轮辋材料应力应变曲线进行预测，验证了本构模型的有效性。(2)建立包括轮胎模型、轮毂模型和冲击块模型在内的完整钢制车轮冲击模型，基于轮毂材料考虑多种应变率的本构模型，在13°和90°两种冲击工况下对钢制车轮冲击性能分别进行仿真分析，同时进行冲击物理试验，对比分析冲击仿真结果和试验结果，验证了两种工况下钢制车轮冲击模型的正确性，提出了一套基于冲击性能的钢制车轮仿真分析方法与流程。(3)采用拉丁超立方试验设计方法和支持向量回归方法建立钢制车轮各项冲击性能指标的近似模型，采用均方根误差和确定性系数验证了该近似模型具有良好的整体预测精度；利用近似模型求解钢制轮辋轻量化最优解；对轻量化最优解进行适当的工程修正，对比轻量化方案和原始设计方案的各项冲击性能指标的仿真结果，验证了轻量化方案的有效性，轻量化方案最终实现6.48%的减重效果。