由于解析方法及数值方法均不能给出简洁明确的设计公式，为了适合工程需要，相继出现了许多设计公式（工程近似方法）。这些公式均是用材料力学的方法对金属波纹管进行了适当地简化，将金属波纹管视为梁、曲杆或环板，通过这样的近似可得出简单的设计公式，并满足工程精度的要求，非常适合工程运用，因此了广泛地应用。
　　其中应用广泛并成为各国膨胀节标准基础的工程近似法的研究成果是Anderson的NAA-SR-4527《波纹管应力分析》，该研究成果以金属波纹管膨胀节商品化为研究目标，结合材料力学和弹性力学的理论推导、数值分析和金属波纹管疲劳试验数据，利用Clark的渐进解发展了U形金属波纹管位移-应力的解，并评定了压力应力。Anderson根据梁的理论和图表引入的修正系数提供了各种方程式，建立起了简化方程与壳体行为的关系，采用分析设计的理论，将金属波纹管的应力分析简化成非常适合工程应用的工程近似法。
　　用工程近似法进行金属波纹管的应力计算，主要采用了分析设计的思想，将金属波纹管中的应力进行了分类。金属波纹管中的应力主要是由压力和位移引起的，位移引起的应力通常大于压力引起的应力，它沿金属波纹管子午向（纵向）作用，一般高于金属波纹管材料的屈服应力。压力不仅在金属波纹管的直边段和波纹上引起沿圆周方向（周向）作用的薄膜应力；压力还在波纹内形成沿子午向作用的薄膜应力和弯曲应力。在设计金属波纹管时对先对这些应力进行计算并进行分析判定。
　　U形金属波纹管分为无加强型金属波纹管和加强型金属波纹管，由于二者结构有所不同，应力计算公式也有所区别。金属波纹管又可按层数分为单层、双层和多层金属波纹管，单层金属波纹管是基本的结构。
　　金属波纹管在工作时承受的压力有内压、外压或真空，由于计算由压力产生的应力时，对于内压或外压情况的应力值是大小相同，方向相反。