軸向波紋補償器是一種軸對稱薄壁殼體結構，在正常的工作壓力下，軸向波紋補償器的變形處于線彈性范圍內，當吸收位移變形后或受壓作用時，一方面軸向波紋補償器的形狀變化導致實際的力學模型發生改變，另一方面軸向波紋補償器的的波峰及波谷附近部位局部實際處于彈塑性變形區，軸向波紋補償器的數學模型涉及幾何非線性及材料非線性；多層、加強型波紋管補償器在工作狀態下，軸向波紋補償器層間的相互接觸及加強環和軸向波紋補償器的相互接觸使其涉及狀態非線性。因此多層、加強型波紋管補償器是一個具有高度非線性的結構。
軸向波紋補償器在管道中工作，要承受的壓力（內壓或外壓），這要求軸向波紋補償器有足夠的耐壓能力。它通過設計和實驗，確定出合理的結構參數來確定。設計確定的耐壓能力是設計壓力。由于補償器是系列產品，是按公稱通徑和公稱壓力分成系列。在大多數情況下它的設計壓力按公稱壓力0.25、0.6、1.0、2.5……（MPa）系列分檔。只有少數在公稱壓力系列之外按要求壓力設計產品。在管系設計中，設計者根據實際需要確定管道較高工作壓力，然后選用所需補償器的公稱壓力。
軸向波紋補償器的補償能力源于波紋管的彈性變形，有拉伸、壓縮、彎曲及它們的組合變形。補償能力的大小，由設計者根據需要確定，體現到產品即為規定的額定補償量，即表示在條件下具有的較大補償能力。不同類型的補償器補償形式不同，主要有軸向、橫向、角向及它們的組合補償。
軸向波紋補償器的耐溫能力主要取決于波紋管材質的耐溫性能。補償器的使用溫度較低為-96℃，較高達1000℃，甚至還高。它需要有各種耐溫能力的金屬材料來滿足使用要求。但材料的耐溫能力是有限的，靠材料本身解決這樣大溫度范圍的耐溫同題是不可能的，還要采取其它措施提高膨脹節的使用溫度。大多數波紋補償器的工作溫度在400℃以下，碳素結構鋼、低合金結構鋼和奧氏體不銹鋼等材料能夠勝任。
壽命是軸向波紋補償器在給定工作條件下滿額定位移所確定的疲勞次數。由于影響壽命的因素較多，對壽命的確定應當嚴格，除了設計計算中給出足夠的系數外，還要通過實驗給以確定。補償器給出的額定壽命以2~5倍的平均實驗壽命作確定。
軸向波紋補償器的剛度是波紋管的剛度。這里只提補償器的整休剛度按變形形式可分為軸向剛度、橫向剛度、角向剛度。在補償器中涉及到剛度的計算有自振頻率、柱穩定性和管系中的彈性反力。
面積對于軸向波紋補償器沒有使用意義，只能帶來麻煩。因內壓作用于面積會產生較大的軸向推力。
軸向波紋補償器內壓引起的推力作用于固定支架。橫向、角向補償器內壓推力要由拉桿、鉸鏈平衡。
