为了模拟真实飞机机翼的管路环境，需要设计一种结构简单，且又能模拟机翼在指定提升高度下的变形对其液压管路影响的试验系统。本文研究了该系统中大跨度柔性机翼模拟梁的结构设计及优化，最终获得一组最优方案。首先，本文完成了优化设计相关的关键技术的探讨。探索了基于Pro/e和AnsysWorkbench的优化设计流程，重点研究了Pro/e与Ansys Workbench之间的协同仿真技术以实现参数的建模和传递，并阐述了Design Explorer优化模块中的实验设计技术。其次，论文进行了典型工字型简支梁结构优化设计的实例验证。建立了工字型简支梁优化问题的数学模型，并对比Ansys Workbench中多目标遗传算法优化和Isight中梯度优化法进行优化得到的两组优化结果。通过验证，加深了对多目标遗传算法的理解，以及对Ansys Workbench中优化技术的应用。之后，对机翼模拟梁进行结构设计。依次尝试设计了铝管等截面梁模型、钢板等截面梁模型和钢板变截面梁模型三种方案，并分别对其进行有限元仿真分析校核，确定以钢板变截面梁模型作为机翼模拟梁的初始方案。最后，基于钢板变截面梁模型初始方案进行优化设计。建立了涉及到尺寸优化和形状优化类型的双目标机翼模拟梁优化数学模型，然后对其进行响应面分析和优化分析。最终在通过多目标遗传算法优化获得的Pareto最优解集中选取一组作为优化方案。分析结果表明机翼模拟梁在满足强度要求的前提下，大大地提高了其变形位移曲线拟合精度。