金屬波紋補償器在進行設計時要滿足兩方面要求，作為可伸縮元件能補償熱脹冷縮位移，同時作為承壓元件應具有足夠強度承受系統(tǒng)的內(nèi)壓（或外壓）。波紋管基本結(jié)構(gòu)由直邊圓筒、環(huán)板和環(huán)殼組成，其受到載荷可分為壓力載荷和位移載荷，結(jié)構(gòu)和載荷因素決定了波紋管的強度設計復雜性。目前波紋補償器設計方法可以分為解析法、工程近似法和數(shù)值模擬法3種。

　　解析法以薄殼理論為基礎，建立波紋管的微分方程，求解應力和位移的解析解，其過程非常繁雜，實際設計中難以采用。

　　為了設計計算簡便，工程近似法將波紋管簡化為兩端固支的直梁或曲梁模型，采用材料力學公式進行計算。考慮到梁模型與實際情況之間的誤差，現(xiàn)行標準中采用對梁模型計算結(jié)果進行實驗數(shù)據(jù)的修正方法，這種工程近似法具有準確性，但因為是經(jīng)驗公式，有的應力計算結(jié)果偏于保守，同時由于實驗數(shù)據(jù)有限，公式的適用性也受到限制。

　　金屬波紋補償器的剛度是指產(chǎn)生單位位移所需要的作用力，單位為N/mm。剛度數(shù)值與波紋補償器上波紋管的壁厚、直徑、波高、波距、波數(shù)以及材料的彈性模量有關(guān)。

_  

　　采用數(shù)值模擬方法，能根據(jù)波紋管實際幾何尺寸，建立三維計算模型，避免了簡單條狀梁模型誤差。同時，當波紋補償器發(fā)生屈服后，在有限元計算過程中可以輸入材料實際的應力—應變本構(gòu)關(guān)系，從而可以模擬發(fā)生塑性變形時波紋補償器載荷與位移變化情況，得到   加符合實際波紋管剛度數(shù)值。

　　金屬波紋補償器安裝在管道系統(tǒng)中后需要進行強度試驗，確保其在工作壓力下能夠完好地運行，管道膨脹節(jié)強度試驗用的介質(zhì)，一般選用水，也有用壓縮空氣和惰性氣體的，但試驗壓力要求_高的管道膨脹節(jié)不允許用氣體做試驗介質(zhì)。

　　因為水的壓縮性很小，流動性很大，經(jīng)加壓后，很快充滿管道和將壓力均勻地傳到金屬波紋補償器壁上，一旦發(fā)現(xiàn)破裂或強度不夠而損壞，水即滲透出來，不會產(chǎn)生突發(fā)性爆炸傷人、損壞設備。

　　若用氣體作強度試驗，氣體是可壓縮的，雖然也可迅速地將壓力傳遞到管道膨脹節(jié)和設備各部分，承壓系統(tǒng)中出現(xiàn)砂眼、裂紋，氣體可以泄露出來，一旦發(fā)生承壓系統(tǒng)局部因壓力加高而損壞時，氣體會產(chǎn)生膨脹，有相應的危險，如用高壓蒸汽試壓危險性_大。