近年来随着波形膨胀节的应用领域不断拓广，出现了一些现有技术标准的设计公式不能很好解决的问题，如高压超大口径波纹管的应力分析、多层波纹管的分层应力分析、波纹管和膨胀节的振动分析、各种类型大口径膨胀节的设计计算等。另一方面，台式计算机和商用有限元分析软件的功能日渐强大，为采用有限元计算解决以上问题提供了有力的工具。 本文着眼于工程应用，对如何使用ANSYS软件中的接触单元和子结构方法解决上述问题进行了探讨。具体做了以下三方面的工作： 1.通过在多层波纹管各层之间设置接触单元，建立了可逐层分析的多层波纹管计算模型。对该模型进行静力学和动力学计算，并对冲击响应进行Fourier分析，得到多层波纹管的固有频率。 2.提出一种供管线振动分析使用的膨胀节动力学模型，该模型为多自由度弹簧质量系统，其中弹簧的弹性系数是利用1求得(或由试验测定)的波纹管固有频率，采用物理参数识别的方法确定。 3.采用ANSYS软件中的子结构方法，将膨胀节中的波纹管作为子结构，建立了铰链型波形膨胀节的有限元模型，其中铰链的销轴和轴孔之间设置了接触单元，可对在任意载荷作用下的膨胀节进行应力分析。 采用本文所提出的方法，研究了多层波纹管层间作用对应力分布和动态响应的影响，研究了销轴和轴孔之间的摩擦力对铰链型波形膨胀节各项刚度的影响。应用本文所提出的方法对工程实际问题进行分析计算，得到令人满意的结果。