火炬臂在服役过程中除了受自重的影响，还受到海上风载的影响，使结构的静动态响应非常复杂，因此对于火炬臂的优化设计有重要意义。ANSYS零阶方法是通过随机搜索使状态变量和目标函数逼近临界值，适合于全局搜索，零阶算法要求搜索的跨距比较大，目标函数达到允差时停止优化迭代，所以所得结果并非最接近临界值。改进单纯形法采用变步长进行搜索，当采用较大步长，优化速度加快，但精度较差；当采用较小步长，计算虽能获得较高精度，但搜索次数增多，优化速度变慢。采用小步长的改进单纯形法适合于小范围搜索优化，且可以弥补ANSYS零阶方法的劣势，获得更优结果。本文首先利用ANSYS提供的零阶方法先将火炬臂桁架优化问题的搜索域范围缩小，而后在小范围搜索域内利用改进单纯形法进行进一步搜索的两级优化方法对火炬臂桁架进行优化。通过灵敏度分析选择对目标函数影响较大的设计变量，利用第一级为ANSYS零阶方法，第二级为改进单纯形法的两级优化方法，分别对火炬臂桁架重量和一阶固有频率进行了优化，优化后的火炬臂桁架节省了材料和成本，并避开了风载共振区，极大增强了桁架的抗风性，提高了火炬臂在海上工作的安全性，该方法为复杂工程结构的优化提供了借鉴。