管道运行中的温度变化都可能引起管道及设备的热胀冷缩，从而也使波纹管产生伸缩变形。有些场合，也会因机械位移而产生波纹管伸缩变形。这些位移变化所引起的应力往往是交变应力。波纹管在交变应力作用下就可能引起疲劳失效。对金属波纹管而言因位移变化较大，所以引起的交变应力范围也较大，容易引起疲劳破坏，因此波纹管的疲劳已成为设计计算时认真考虑的问题。

在对金属波纹管进行疲劳试验时，波纹管内可以是常压，也可以是采用变化的压力。后者接近于金属波纹管的实际使用工况。其循环位移可以是拉压对称位移循环，也可以是从自由长度进行轴向压缩至规定值的位移循环。决定循环试验速率时，应使位移在各波间能均匀地分配为原则，一般以每分钟不超过30次为宜。

金属波纹管疲劳试验中，当波纹管出现了穿透性裂纹时，即认为已发生疲劳破坏。此时测得的循环寿命，即为金属波纹管的实际疲劳破坏寿命(次)。