Ce travail a été réalisé dans le cadre de FCLAB, institut national de recherche sur les systèmes piles à combustible, avec pour objectif de développer, dans une approche expérimentale, une procédure d'identification, c'est-à-dire de reconnaissance du comportement, de systèmes mecaniques complexes. Pratiquement, il apporte une contribution à la modélisation de l'aspect mécanique vibratoire d'une pile à combustible de type PEM. La première partie de ce mémoire développe le sujet de la thèse. Elle comporte trois sous-parties: une présentation de la plate-forme des essais vibratoires de l'UTBM, une introduction aux systèmes mécaniques complexes ainsi qu'à leur procédure d'identification et une description de la pile à combustible de type PEM en développant son aspect mécanique non-linéaire. La procédure d'identification des systèmes mécaniques complexes comporte trois étapes qui vont définir les parties deux, trois et quatre susccessivement. La première étape est la réalisation des essais vibratoires. Pour cela, une procédure des essais vibratoires pour des systèmes complexes est développée dans la partie deux. Cette procédure est fondamentale pour le bon déroulement des essais et la bonne exploitation des résultats. Les données tirées des essais sont utilisées pour les deux étapes suivantes. La deuxième partie de la procédure d'identification, développée dans la troisième partie, consiste à caractériser les non linéarités à partir des données expérimentales. La caractérisation englobe la détection, le classement et la localisation des non-linéarités. La troisième et dernière partie de la procédure d'identification traite de la modélisation des systèmes mécaniques complexes avec les réseaux de neurones. Elle explique la démarche de création d'un modèle neuronal et est développée dans la quatrième partie. Pour conclure ce mémoire, la procédure d'identification d'un système complexe, allant de la réalisation des essais vibratoires, la caractérisation des non-linéarités jusqu'à la modélisation par réseaux de neurones est appliquée à une pile à combustible de type PEM. Les résultats sont exposés et commentés dans la cinquième partie.