符號說明:
Fex---- 作用在以Dm為直徑的圓周上的軸向力，N;
ex---- 單波軌向變形量，mm; h---- 波紋管的波高，mm;
Dm---- 波紋管的平均直徑，mm; q---- 波紋管的波距，mm;
Dm=Db+h r---- 波紋管波紋的曲率半徑，mm;
Db---- 波紋管直邊段內徑，mm; a---- 波紋管波紋的直線段長度，mm;
δ---- 波紋管的名義厚度，mm; δm---- 波紋管成形后的壁厚，mm;
E---- 波紋管材料的彈性模量，Mpa; m----波紋管厚度為δ的層數;
Cm---- 材料強度系數，熱處理態波紋管取Cm=l.5；成形態波紋管取Cm=3.0;
Cwb---- 波紋管縱向焊縫;
Cf、Cp、Cd---- 形狀尺寸系數，由圖38、41、42求取。
fi---- 波紋管單波軸向剛度，N/mm;
Kx---- 膨脹節整體軸向剛度，N/mm;
Ky---- 膨脹節整缽橫向(側向)剛度，N/mm;
Kθ---- 膨脹節整體彎曲(角向)剛度,K·m/°θ;
Ku---- 計算系數
Ku=(3Lu2-3LbLu)/(3Lu2-6LbLu+4Lb2)
Lb---- 波紋管的波紋段長度，mm;Lb=Nq
N---- 一個波紋管的波數;
Lu----復式膨脹節中，兩波紋管最外端間的距離，mm;
1、剛度計算
1.1、波紋管單波軸向剛度計算
波紋管的波高與直徑之比較小，如將其展開，可簡化為如圖37(b)所示的兩端受軸向線載荷的曲桿。軸向的總力為Fex。在彈性范圍內，利用變形能法可以推導出軸向力與軸向變形之間的近似關系式(1)。
Fex=[(πDmEδ3)/24C]-ex N (1)
式中 C=0.046r3-0.142hr2+0.285h2+0.083h3 mm3 (2)
則波紋管剛度fi′為 fi′=Fex/ ex (3)
考慮到力學模型的近似性以及波紋管制成后壁厚減薄等因素，對公式（1）進行修正并代入（3）式則得：
fi′=(1.7DmEδm3)/(h3Cf) N/mm (4)
式中：δm=δ√Db/Dm (5)
對于多層結構的波紋管，其剛度按（6）式計算：
fi=(1.7DmEδm3m)/(h3Cf) N/mm (6)
1.2、膨脹節整體彈性剛度計算
（1）軸向剛度
（a）單式膨脹節整體剛度Kx=fi/N (7)
（b）復式膨脹節整體剛度Kx=fi/2N (8)
（2）側向剛度
（a）單式膨脹節整體剛度Ky=(1.5Dm2fi)/[LbN(Lb±X)2] (9)
（b）復式膨脹節整體剛度Ky=(KuDm2fi)/[4NLu(Lu-Lb±X/2)] (10)側向剛度計算中，軸向位移X拉伸時取“+”，壓縮時取“-”。
（3）整體彎曲剛度
Kθ=（πDm2fi）/（1.44×106N） (11)
2 未加強U形波紋管的應力計算
(1)內壓引起的周向薄膜應力σ2
由圖39可知，當受內壓P作用時，在一個U形波的縱截面上的內力與作用在半個環殼上的外力平衡。
4(πr+α)δmσ2=qDmP
σ2=(qDmP)/[4(πr+α)δm] MPa (12)
幾何尺寸r、α有如下關系：
r=q/4
α=h-q/2 (13)
將（13）式代入（12）式，得周向薄膜應力為：
σ2=(DmP)/[2mδm(0.571+2h/q)] MPa (14)
（2）內壓引起的徑向薄膜應力σ3
當波紋管受內壓P作用時，在以D與Db為直徑的兩個環形截面上的內力與軸向外力平衡，則：
π(D+Db)δmσ3=(π/4)(D2-Db2)P (15)
因D=Db+2h,代入上式，經整理后得：
σ3=Ph/2δmm MPa (16)
（3）內壓引起的徑向彎曲應力σ4
在經線為半個U形環殼上切出單位寬度的窄條（見圖40），設兩端固定，并受均布壓力P作用，可得最大彎距為：
M=P·h2/12 (17)
斷面系數為：W=πDmδm2/6 (18)
則徑向彎曲應力為：
σ4=M/w=P·h2/2δm2 MPa (19)
考慮形狀尺寸的影響，引進修正系數(EJMA法)得：
σ4=（P·h2Cp）/2cm (20)
圖39 U形膨脹節的幾何參數。
圖40 環殼上的幾何尺寸
（4）由軸向力Fex引起的徑向薄膜應力σ5
由式（3）、式（4）可得：
σ5=Fex/πDmδm=（1.7Eδm2ex）/（πh3Cf） MPa (21)
按EJMA法修正后，其公式形式為：
σ5=（Eδm2ex）/（2πh3Cf） MPa (22)
式（22）為實際計算公式。
（5）由軸向力Fex引起的徑向彎曲應力σ6
可以證明在Fex作用下，最大彎矩發生在波頂B處（見圖37），其值為：
Mmax=Fexh/2 (23)
斷面系數為：W=πDmδm2/6 (24)
則彎曲應力為：σ6=Mmax/w=3Fexh/πDmδm2 MPa (25)
引入公式（3）、（4）的關系，得：σ6=（5Eδmex）/（πh2Cd） MPa (26)
按EJMA法修正后得：
σ6=（5Eδmex）/（3h2Cd） MPa （27）
（6）應力評定
a、薄膜應力
σ2≤Cwb[σ]bt (28)
σ3≤[σ]b
b、彎曲應力：σ3+σ4≤Cm[σ]bt (29)
c、經向總應力范圍：
σt=0.7(σ3+ σ4)+σ5+σ6 (30)
以上介紹的U形膨脹節計算的方法，盡管由于力學模型的簡化，給計算結果帶來一定程度的誤差，但因公式比較簡單，又根據實際情況進行了修正與調整，故在工程設計時仍然得到廣泛的應用。
U形膨脹節也可看作環殼與環板的組合體，承受軸對稱的載荷。列出平衡方程進行求解也可得出計算公式。但其過于繁復，不便于應用。
近年來利用有限元法對膨脹節的應力分析研究工作也取得了進展。它以有限單元的集合代替無限單元的連續體，作物理上的近似，通過能量原理得出離散方程，經過求解，可以得到各離散單元的應力與位移的數值解。有利于進行精確的設計計算。
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