波纹管设计须满足两方面的要求，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筒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试验数据的修正方法，这种工程近似法具有的准确性，但因为是经验公式，有的应力计算结果偏于保守，同时由于试验数据有限，公式的适用性也受到限制。
　　波纹管的刚度是指产生单位位移所需要的作用力，单位为N/mm。刚度数值与波纹管的壁厚、直径、波高、波距、波数以及材料的弹性模量有关，传统的计算方法采用弹性理论基础上的解析解，再考虑试验数据修正，波纹管初始轴向弹性刚度fi，计算公式为：
                                        fi=1.7DmEbt²pn÷w3Cf