波纹管设计需满足两方面要求，作为柔性元件能补偿热胀冷缩位移，同时作为承压元件应具有足够强度承受系统的内压（或外压）。U形波纹管基本结构由直边圆筒、环板和环壳组成其受到载荷可分为压力载荷和位移载荷，结构和载荷因素决定了波纹管的强度设计复杂性。目前波纹管设计方法可以分为解析法、工程近似法和数值模拟法3种。解析法以薄壳理论为基础，建立波纹管的微分方程，求解应力和位移的解析解，其过程非常繁杂，实际设计中难以采用。为了设计计算简便，工程近似方法将波纹管简化为两端固支的直梁或曲梁模型，采用材料力学公式进行计算。考虑到梁模型与实际情况之间的误差，现行标准中采用对梁模型计算结果进行实验数据的修正方法，这种工程近似法具有的准确性，但因为是经验方式，有的应力计算结果偏于保守，同时由于实验数据有限，公式的适用性也受到限制。
　　　　　　　　　
　　近年来计算机硬件技术发展，为数值模拟方法在工程应用中创造了硬件条件，三维有限元软件广泛应用又为数值模拟计算提供了强有力的工具。为了克服上述工程近似方法的局限性，本文将着重讨论数值模拟方法在波纹管强度校核、疲劳寿命分析和刚度计算中的应用，实现波纹管加设计。