Le comportement de structures réelles dépasse souvent le cadre de la mécanique de base pour diverses raisons. La nature non déterministe des structures, la présence de non-linéarités sont à prendre en compte pour mieux comprendre le comportement de ces structures dans des cas réels de fonctionnement en ingénierie. On se propose ici de donner des outils et d'aborder les méthodes classiques de l'ingénieur permettant d'introduire l'aléa et les non-linéarités dans les systèmes, et de décrire ainsi de manière plus réaliste le comportement des structures réelles et leur optimisation. Une attention particulière sera également accordée au processus de définition par l'ingénieur d'un modèle mathématique pertinent au regard des observations expérimentales. Ces outils seront introduits au travers d'exemples simples mais significatifs. Ils seront empruntés au milieu industriel.