Analýza obtížnosti návrhu

Rozložení ohybových a krouticích napětí v průřezu plochého drátu je asymetrické, proto nelze jednoduché výpočtové vzorce pro pružiny z kulatého drátu použít přímo. Přesný výpočet vyžaduje integraci momentu setrvačnosti průřezu a průřezového modulu z mechaniky materiálů; u složitých nepravidelných konstrukcí je také nutná analýza metodou konečných prvků (FEA) ke simulaci oblastí koncentrace napětí a zabránění předčasnému lomu.

Musí být současně splněno více než deset parametrů – včetně poměru šířky k tloušťce drátu, vnitřního/venkovního průměru, počtu závitů, úhlu šroubovice a volné výšky. Úprava kteréhokoli jednotlivého parametru ovlivňuje několik ukazatelů výkonu (síla, zdvih, napětí, výška v sevřeném stavu), což vyžaduje několik návrhových iterací za účelem dosažení rovnováhy mezi výkonem a prostorovými omezeními.

Plochý drát má vrozenou směrovost válcování. Zarovnání směru ohýbání při navíjení a směru válcování drátu přímo ovlivňuje přesnost tváření a stabilitu napětí. Navíjení drátu s velkým poměrem šířky k tloušťce je náchylné k deformaci okrajů a ke změně tvaru průřezu, proto je nutné omezení procesu předvídat již na začátku, aby nedošlo k návrhu, který není výrobně realizovatelný.

Při dynamických střídavých zatíženích výrazně ovlivňují životnost pružiny koncentrace okrajového napětí, drsnost povrchu a zbytkové napětí z tepelného zpracování plochého drátu. Podporující opatření, jako jsou zaoblené přechody, dokončování povrchu a kuličkové leštění, je nutné optimalizovat současně; návrh musí zohlednit materiál, výrobní proces i provozní podmínky současně.

Tolerance tloušťky a šířky plochého drátu se kombinují s chybami při navíjení, což má daleko větší vliv na tuhost pružiny a přesnost zatížení než u pružin z kulatého drátu. U aplikací vyžadujících vysokou přesnost je nutné přísně kontrolovat tolerance surového materiálu a konzistenci procesu tváření.