Dans un contexte normatif exigeant en constante évolution, le dimensionnement optimal des structures industrielles est un enjeu important. En particulier, les assemblages de structures peuvent présenter des comportements vibratoires non linéaires, entre autres localisés aux interfaces entre les pièces, susceptibles d’avoir un impact significatif en fonctionnements extrêmes. Il est donc nécessaire de considérer ces non-linéarités lors de la conception. Cette étude se concentre sur la mise en oeuvre d’une démarche d’optimisation globale efficace basée sur l’emploi d’un solveur dédié à la résolution du problème dynamique non linéaire et d’un métamodèle. Le problème mécanique est résolu grâce à la méthode fréquentielle de l’équilibrage harmonique, associée à une procédure d’alternance temps/fréquence avec une continuation par pseudo longueur d’arc. Le calcul reste malgré tout coûteux et l’utilisation d’algorithmes d’optimisation paramétrique directement associés à ce solveur n’est pas envisageable sur des structures de grande taille. C’est pourquoi une optimisation bayésienne est mise en oeuvre. Elle s’appuie sur la construction et l’enrichissement d’un métamodèle de la fonction objectif de type processus gaussien à partir d’une base de jeux de paramètres échantillonnés et des réponses associées. Enfin, cette méthodologie est employée pour l’optimisation multiparamétrique d’un oscillateur de Duffing.