本文简述了国内外汽车产品的发展及现状，剖析了目前汽车车轮的发展状况。在深入分析了钢制车轮性能的基础上，以降低耗油率、减轻材料重量和提高车轮的使用寿命为宗旨，说明了铝合金车轮的合理性和优越性。 本文详细阐述了有限单元法的基本思想，计算步骤，力学基础以及其在汽车工业中的应用；具体说明了有限元分析软件MSC.NASTRAN的功能和它的开放式结构以及MSC.PATRAN的主要特点，此外，还对MSC.NASTRAN的理论部分做了进一步的说明。着重介绍了应用MSC.NASTRAN对铝合金车轮进行强度分析、优化设计具体过程。 本文所使用的车轮是按照轮辋的国家标准而构建的，而载荷的加入是模拟实际情况而添加的，在此基础上，运用MSC.PATRAN，完成车轮几何建模，有限元网格划分，边界载荷的加入，材料特性的定义，再提交到MSC.NASTRAN中进行强度分析。结果表明：最大应力值远小于铝合金车轮的强度极限，强度储备很大，造成了材料的浪费，存在着进一步优化的必要。接着MSC.NASTRAN中定义设计变量(分别为轮辋和轮辐的厚度)，确定设计目标(使车轮重量最小)，限制约束上限，进行优化设计。结果表明：最大应力值接近铝合金车轮的强度极限，充分利用了材料，有效的减轻了重量，应力分布更加合理。 本次研究结果显示了MSC.NASTRAN在强度分析和优化设计中的作用和意义，应用MSC.NASTRAN对车轮进行强度分析和优化设计方法适用于指导任何其他型号车轮的生产。