金属波纹管，或称金属波纹管，是一种挠性薄壁管件，具有横向波纹，在外力和力矩的作用下，可吸收轴向、角向、侧向及其组合位移。该波纹管除具有弹性特性外，还具有耐压、密封、耐腐蚀、耐温度、耐冲击等诸多性能，是目前在机械、汽车、石油化工、水泥等行业中广泛使用的多功能零件。采用 U形波纹管的金属波纹管具有多种结构形式。“U”形金属波纹管是由环板和具有正负高斯曲率的半圆环壳组成，在管道系统中经常用作位移补偿元件来补偿热膨胀冷缩、地基不均匀沉降和安装误差等因素造成的管道位移。因为管道输送的介质有一定的压力，所以波纹管除受管道位移的影响外，还承受介质压力。
主要有三种计算方法：解析法、工程设计法和有限元法。70年代以前，金属波纹管结构分析多采用解析法，其基本思想是：根据近似简单梁、近似圆柱体、近似壳体等假设，从材料力学理论出发，对波纹管壳体进行应力-应变分析。但是，由于波纹管本身是一个较为复杂的轴对称薄壁壳，在大多数情况下材料都处于塑性大变形范围内，因此，在波纹管材料的实际响应和解析解之间存在很大的误差。本文的分析方法在业界应用较少。
为满足工程设计的需要，本文介绍了工程设计法，其主要思想是在解析法所知的近似解的基础上，引出以图形式表示的修正系数，经近似修正后，得到简单的设计计算公
式，并应用于工程设计中。国内比较有影响的工程设计方法是美国膨胀节制造者协会(EJMA)的标准公式，它对波纹管进行应力分析时，假设条件比较合理，并对实际影响因素进行了修正，所以计算结构与试验数据比较接近，国内相关波纹管标准多采用 EJMA标准中的公式。目前石油石化、水泥等行业广泛使用特种波纹管，但工程设计方法难以满足波纹管在复杂环境下的设计要求，需要采用设计计算方法。
近年来，随着计算机技术和计算数学技术的发展，有限元法被用于波纹管的数值分析。FEM法的基本思想是把波纹管本体离散化，划分为若干单元，通过原理建立以结点位移为基本未知量的代数方程组，通过解结点位移，求出应变和应力，从而对波纹管进行综合性能分析。