Cet article décrit une procédure d'identification des composantes non-linéaires d'une structure mécanique à partir de mesures spectrales de la sollicitation et de la réponse. Elle suppose des sollicitations aléatoires stationnaires large bande. La méthode repose sur la minimisation de l'écart quadratique moyen entre la densité spectrale de puissance mesurée et une approximation semi-analytique de cette dernière obtenue par linéarisation stochastique à paramètres aléatoires de l'équation du mouvement. La notion de modes couplés non-linéaires dépendant d'une seule variable scalaire (liée à la norme des amplitudes modales de la réponse non-linéaire) est utilisée pour construire le modèle linéaire équivalent. L'aspect aléatoire de ce modèle est introduit à l'aide de la loi de probabilité de l'énergie modale de la réponse non-linéaire. La méthode est utilisée pour identifier les supports non-linéaires d'une poutre à partir de mesures.