金屬波紋管作為彈性密封零件，首先要滿足強度條件，即其 應力不超過給定條件下的許用應力。許用應力可由極限應力除以系數(shù)得出。根據(jù)波紋管的工作條件和對它的使用要求，極限應力可以是屈服強度，也可以是波紋管失穩(wěn)時的臨界應力，或者是疲勞強度等。要計算波紋管 工作應力必須分析波紋管管壁中的應力分布。
波紋管上的應力是由系統(tǒng)中的壓力和波紋管變形所產(chǎn)生的。壓力在波紋管上產(chǎn)生環(huán)（周向）應力，而在波的側(cè)壁、波谷和波峰處產(chǎn)生徑向的薄膜和彎曲應力。不能抗彎的薄殼有時稱為薄膜，忽略彎曲而算得的應力則稱為薄膜應力。波紋管變形時產(chǎn)生徑向薄膜應力和彎曲應力。波紋管在工作時，有的承受內(nèi)壓，有的承受外壓，例如波紋膨脹節(jié)和金屬軟管在多數(shù)情況下其波紋管承受內(nèi)壓，而用于閥門閥桿密封的波紋管一般情況下承受外壓在這里主要分析波紋管承受內(nèi)壓時的應力，波紋管承受外壓的能力一般情況下高于耐內(nèi)壓能力。

殘余變形是判定彈性元件變形能力的參數(shù)對于彈性敏感元件，如果在達到額定位移值后產(chǎn)生了較大的殘余位移，這將影響儀表的測量精度。因此．一般對殘余變形量給出一定的界限值。在工程中應用的波紋管類組件（如波紋膨脹節(jié)），有時為得到較大的位移，使元件工作在彈塑性區(qū)，會出現(xiàn)較大的殘余變形。如能滿足一定的使用壽命而不失效．這時殘余變形量不再考慮。
金屬波紋管設計的理論基礎(chǔ)是板殼理論、材料力學、計算數(shù)學等。波紋管設計的參數(shù)較多，由于波紋管在系統(tǒng)中的用途不同，其設計計算的重點也不一樣。例如，波紋管用于力平衡元件，要求波紋管在工作范圍內(nèi)其有效面積不變或變化很小，用于測量元件，要求波紋管的彈性特性是線性的；用于真空開關(guān)管作真空密封件，要求波紋管的真空密封性、軸向位移量和疲勞壽命；
用于閥門作密封件，要求波紋管應具有一定的耐壓力、耐腐蝕、耐溫度、工作位移和疲勞壽命。根據(jù)波紋管的結(jié)構(gòu)特點，可以把波紋管當作圓環(huán)殼、扁錐殼或圓環(huán)板所組成。設計計算波紋管也就是設計計算圓外殼、扁錐殼或團環(huán)板。計算的參數(shù)為剛度、應力、有效面積、失穩(wěn)、允許位移、耐壓力和使用壽命。