金属波纹管（简称波纹管）是一种挠性、薄壁、有横向波纹的管壳零件，在外力及力矩作用下会吸收轴向、角向、侧面以及组成位移。除弹性特点外，波纹管还具有抗压、密封性、抗腐蚀、耐温度、耐冲击等多种性能，是一种多功能零部件，已经运用于机械、汽车、石化、水泥等行业。
金属波纹管有许多结构形式，以U形波纹管的运用。U型金属波纹管由环板和具有正、负高斯曲率的半圆环壳组成，在管道系统中常见它做为位移补偿元件，补偿管道因为热胀冷缩、路基不匀称沉降及安装偏差等造成的位移。因为管道所传送的介质具有一定的压力，波纹管除开受管道的位移作用外还承受介质压力。
金属波纹管的设计计算方法主要有三种：解析法、工程设计法和有限元法。金属波纹管结构分析主要采用解析法，其主要思想是：依据近似简易梁、近似圆柱、近似罩壳的假定，根据材料力学理论了解波纹管罩壳的应力-应变值。但因为波纹管自身是一种比较复杂的轴对称薄壁罩壳，且在绝大多数工况下材料处在塑性变形大形变范围内，因此在解析解与波纹管材料的具体回应之间存在着很大的偏差。现解析法在行业内运用较少。
以便适应工程设计需要，导入了工程设计法，该方法的主要观念是在解析法了解的近似解中引出来了图表方式的修正系数，历经近似调整 ，得到简易的设计计算公式，并在工程设计中运用。我国较有影响的工程设计方法是 膨胀节制作者研究会（EJMA）标准公式，它对波纹管的应力分析，假定标准较有效，再加测算式对具体的影响因素干了调整 ，故测算构造与试验数据信息比较贴近，中国有关波纹管标准大多数采用EJMA标准中的计算公式。如今，随着特种波纹管在石油石化，水泥等行业的很多运用，工程设计方法已较难考虑复杂工况下的波纹管设计规定，需要运用设计计算方法。
近些年，随着计算机和计算数学的发展而产生，有限元法在波纹管的数值分析中的运用。有限元法的主要观念是将波纹管本身开展离散化，分为数个模块，根据原理建立起以节点位移为基础未知量的代数方程组，根据求解节点位移，从而求出应变和应力，是对波纹管开展综合性能分析的方法
