波纹管膨胀节是用于连接管件、提供位移补偿的构件,能够有效避免管件因推拉、偏转造成的冲击破坏,还可以有效吸收管件振动产生的能量。由于具有良好的位移补偿和减振能力,膨胀节被广泛应用于机械、化工等领域的流体原料输送、冷热气体交换系统等。其中,挤压成型波纹管膨胀节的制造工序简单,结构密封性好,疲劳寿命相对较长,是使用最广泛的膨胀节之一在膨胀节的使用过程中,波纹管等构件长期处于循环荷载的作用下,极易发生疲劳断裂。波纹管的疲劳寿命与外载荷作用下波纹管结构内部的应力密切相关,因此准确计算波纹管在外荷载作用下的应力分布十分重要。波纹管的形状尺寸、层间接触以及成型工艺等都会对波纹管的力学性能产生影响。本文以S型波纹管为研究对象,以有限单元法为研究方法,使用ABAQUS有限元分析软件,针对上述问题展开研究。本论文内容共分四部分,具体研究工作如下：第一章介绍了膨胀节和波纹管的分类和适用领域,介绍了国内外学者在波纹管应力计算方面的研究进展,阐述了进行S型波纹管有限元分析的必要性。第二章使用ABAQUS有限元分析软件,建立了单层S型波纹管的有限元简化模型,分析了单层S型波纹管在弯曲、内压及共同作用下的应力分布,然后讨论了波纹参数对波纹管弯曲刚度和最大转角的影响。第三章建立了考虑非线性接触的4层S型波纹管有限元模型,分析了4层波纹管在外荷载作用下的应力分布。然后分别用常规壳单元(Conventional shell elements)和实体壳单元(Continuum shell elements)模拟了4层S型波纹管,比较了使用壳单元简化计算模型的优缺点。最后使用实体壳单元模型分析了层数对波纹管力学性能的影响最后,针对波纹管在成型过程中产生残余应力和残余应变的问题,本文第四章建立了4层S型波纹管成型过程的轴对称模型,研究了S型波纹管成型后的应力、应变残留和厚度变化。然后使用实体壳单元模拟了4层S型波纹管三维有限元模型的成型过程,并与不考虑成型工艺的模型进行对比,讨论了成型过程对波纹管力学性能的影响。