L'analyse du comportement vibratoire est essentielle pour la conception optimale de certaines structures assemblées complexes. L'intégration de phénomènes non linéaires, en particulier aux interfaces entre les sous-structures, permet la réalisation de simulations numériques haute fidélité. Cependant, le coût de calcul rend inenvisageable l'utilisation de méthodes classiques d'optimisation paramétrique globale sur des structures non linéaires industrielles. L'objectif de ces travaux est d'étudier une stratégie complète permettant la conduite d'une optimisation paramétrique sous contraintes, en dynamique vibratoire, sur des structures industrielles présentant des non-linéarités localisées. La stratégie proposée repose principalement sur deux outils. D'abord, un solveur mécanique dédié basé sur la méthode de l'équilibrage harmonique et un processus de continuation par pseudo-longueur d'arc permet la réalisation des simulations en dynamique vibratoire. Ensuite, ce solveur mécanique est utilisé pour la construction et l'enrichissement d'un métamodèle de type processus gaussien au sein d'une démarche d'optimisation bayésienne afin de limiter le nombre d'appels au solveur. La stratégie est appliquée pour l'optimisation sans contraintes d'un oscillateur de Duffing puis pour l'optimisation sous contrainte d'un portique de levage présentant des non-linéarités de contact. Les résultats obtenus montrent les possibilités d'utilisation de la stratégie dans un contexte industriel.