波纹膨胀节是指含有一个或多个波纹管，用以吸收管线或容器由于热胀冷缩、地质沉降等原因而产生的尺寸和位置变化的各种装置。它的特点是承受较大位移的同时，还能承受一定的内压或外压。除了位移补偿的作用外，还同时兼有减振降噪和密封的功能，广泛用于航空航天、钢铁、石化、化工、电力、水利、冶金和原子能等工业部门。 波纹膨胀节的主要组成部分是波纹管，波纹管是一类子午线呈波纹状的旋转壳，按其波形可分为“U”型、“Q”型、“S”型波纹管等。“U”型波纹管能够承受较高的压力，并能吸收较大的位移；“Q”型波纹管能够承受很高的压力，但由于形状的限制只能吸收较小的位移；而“S”型波纹管的性能介于“U”型波纹管及“Q”型波纹管之间。由于“U”型波纹管能满足大部分场合的需求，是目前最常用的一种波纹管。本课题以“U”型波纹管作为研究对象。 本文在收集国内外相关资料的基础上，从位移、力和力矩计算、应力计算、刚度及稳定性计算研究、疲劳寿命计算研究等四个方面对“U”型波纹管的相关理论计算公式及其推导过程进行了归纳整理，介绍了最新的、全面的“U”型波纹管的计算公式，并提供了主要计算公式的推导过程及相关理论依据；同时将国内外现行常用的波纹膨胀节标准中的有关计算公式与最新版EJMA标准的计算公式进行分析对比，指出各标准之间的差异：波纹管的稳定性计算公式中涉及波纹管材料在设计温度下的屈服强度S<,y>，EJMA标准提供了S<,y>的计算公式，但公式中的从鉴定试验报告中获得的常温下退火态波纹管材料的屈服强度S<,ym>，在进行稳定性计算时需要查找相关材料质保书，给设计带来许多的不确定性。本文运用可靠性设计中确定材料许用应力的方法，采集近三年304薄板材料的质保书中数据，用统计技术的方法确定了合理的S<,ym>，同时提供了实用、方便的S<,y>的计算公式，可作为进行304材料波纹管稳定性计算的依据。全文共分5章。 本文的研究成果旨在能够为广大的从事压力管道设计和膨胀节设计的工程技术人员提供“U”型波纹管设计的理论依据及有关帮助，能有助于我国的膨胀节工程技术的发展，能够成为“U”型波纹膨胀节设计的实用资料。