在机械密封结构中焊接式波纹管作为一个极其重要的组件,它的各方面性能的好坏直接影响着整个密封装置的工作性能。由于金属波纹管可以处理高温下辅助密封的问题,所以弹簧和辅助密封圈被金属波纹管取代了。焊接金属波纹管能起到密封作用的原因有以下两点：一是焊接金属波纹管可以缓冲和补偿由轴向窜动、动磨损及振动等因素引起的轴向位移；二是焊接金属波纹管可以依靠自身的弹性力和密封中介质的压力共同作用于密封的端面施加一定量的比压。通过了解国内外实际生产应用中的密封波纹管,其在工作时主要的失效形式是膜片的失弹、波纹管柱面的失稳以及由于系统具有一定的振动特性引起的共振和结构形式遭到破坏。波纹管式机械密封的主要应用场合为石油化工等重工业领域,一旦出现密封失效则会带来严重的后果,威胁着生产人员的生命安全,对企业造成资源的浪费,同时会对环境造成一定的污染。国内外的专家和学者对波纹管的力学性能研究较多,在提高波纹管整体的各方面力学性能取得了很好的成果。但对于金属波纹管外型进行重新设计使其应力分布情况更加合理的研究几乎没有。本文在s型焊接金属波纹管基础上,在满足其强度的同时对其结构造型进行改造,以S型焊接金属波纹管的膜片为研究对象,首先建立了不同膜片数量的几何模型和有限元数值模型并根据工作条件给定了相关边界条件,分析了它们的强度,研究了膜片数量与变形量和应力之间的关系；其次利用经验法和有限元计算法对比分析了其刚度值,分析了不同的尺寸参数对其刚度的影响；最后通过ANSYS Workbench对波纹管在两种工况的振动模态进行分析,得出了两种工况下的前十阶的振动模态和频率,分析出振动模态和振型不同的原因；同时分析了在变载荷工况下波纹管瞬态的力学特性,得出了不同时刻波纹管的应力、位移和速度的响应曲线。通过本文的研究和分析可以为波纹管的设计和其力学分析提供有效的理论依据,也为波纹管的安装和使用提供有价值的参考。