管道波纹管作为弹性密封零件，首先要满足强度条件，即其最大应力不超过给定条件下的许用应力。许用应力可由极限应力除以安全系数得出。根据波纹管的工作条件和对它的使用要求，极限应力可以是屈服强度，也可以是波纹管失稳时的临界应力，或者是疲劳强度等。要计算波纹管最大工作应力必须分析波纹管管壁中的应力分布。
管道波纹管设计的理论基础是板壳理论、材料力学、计算数学等。管道波纹管设计的参数较多，由于管道波纹管在系统中的用途不同，其设计计算的重点也不一样。例如，用于力平衡元件，要求波纹管在工作范围内其有效面积不变或变化很小；用于测量元件，要求波纹管的弹性特性是线性的；管道波纹管用于真空开关管作真空密封件，要求波纹管的真空密封性、轴向位移量和疲劳寿命；用于阀门作密封件，要求波纹管应具有一定的耐压力、耐腐蚀、耐温度、工作位移和疲劳寿命。根据管道波纹管的结构特点，可以把波纹管当作圆环壳、扁锥壳或圆环板所组成。设计计算管道波纹管也就是设计计算圆外壳、扁锥壳或团环板。