Les signaux de coda issus de diffusion multiple sont extrêmement sensibles aux petites perturbations du milieu de propagation et permettent d'accéder à des informations sur l'endommagement des matériaux. Récemment, une méthode qui combine l'acoustique non linéaire et l'interférométrie de coda (NCWI: Nonlinear Coda Wave Interferometry) a été proposée et appliquée sur plusieurs types de matériaux (verre, mortier et béton). Dans cette thèse, des modèles numériques (pour des milieux homogènes et hétérogènes) sont développés avec la méthode des éléments spectraux pour relier les effets non linéaires observés par la NCWI à des propriétés de l'endommagement comme : le changement du module d'élasticité et du facteur de qualité au sein d'une zone d'endommagement effective (EDZ: Effective Damaged Zone), la surface de l'EDZ, la présence ou non de fissures dans l'EDZ, le changement de la longueur des fissures et leur nombre. L'objectif est de pouvoir simuler les codas hautes fréquences dans un milieu multi-diffusant en présence de différents types de non-linéarité et de proposer des modèles utiles pour le diagnostic et l'optimisation de dispositifs expérimentaux. Une validation expérimentale des lois reliant les paramètres de l'endommagement aux observables NCWI est effectuée sur une plaque d'aluminium percée. Les effets non linéaires sont causés par les contacts des filets d'un nombre variable de vis dans la plaque. NCWI permet la caractérisation et le suivi de non-linéarité, elle répond parfaitement aux besoins d'Évaluation et Contrôle Non Destructifs pour les endommagements précoces dans les matériaux complexes.