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Contrairement aux contraintes de cisaillement des ressorts de traction/compression, les spires des ressorts de torsion subissent des contraintes de flexion en fonctionnement, le point de concentration des contraintes se situant sur la face intérieure de la spire. Le calcul exige une prise en compte supplémentaire du facteur de correction de courbure ainsi que de la contrainte admissible en flexion du matériau, ce qui implique des formules plus complexes. Dans les scénarios à haut couple, la contrainte sur la face intérieure risque fortement d’être dépassée, ce qui constitue une zone fréquente de rupture par fatigue.
Théoriquement, l'angle de torsion est proportionnel au couple. Toutefois, lors d'une torsion à grand angle réelle, le diamètre de l'enroulement du ressort diminue et le nombre de spires actives varie, ce qui entraîne un écart entre le couple réel et sa valeur théorique. Dans les applications exigeant une haute précision, telles que les instruments de précision et les vannes de régulation, une correction itérative répétée du diamètre du fil et des paramètres de l'enroulement est nécessaire, ce qui engendre des coûts élevés de mise au point.
Les ressorts de torsion se divisent en deux types : à gauche et à droite. Le sens de torsion de fonctionnement doit être cohérent avec le sens d'hélice du ressort (lorsque le sens de torsion correspond au sens d'hélice, le ressort s'enroule solidement autour du mandrin et le couple reste stable). Une conception erronée du sens d'hélice provoque directement une augmentation du diamètre de l'enroulement, une chute brutale du couple et peut même entraîner le décrochage et la défaillance du bras de torsion.
La racine reliant le bras de torsion et la bobine constitue la deuxième zone majeure de concentration de contraintes, qui est sujette à la rupture sous l’effet d’une torsion répétée à long terme. Il est nécessaire d’optimiser le congé de raccordement, la longueur du bras de torsion et l’angle de support afin d’assurer un équilibre entre l’efficacité de transmission des forces et la durée de vie en fatigue. Le coût de simulation et de vérification des contraintes est plus élevé pour les bras de torsion de forme spéciale.
La plupart des scénarios d’application disposent d’un espace d’installation limité. Il faut simultanément satisfaire aux exigences de couple, d’angle de torsion et de durée de vie, dans les limites imposées par le diamètre intérieur, le diamètre extérieur et la longueur axiale. Cela nécessite souvent plusieurs itérations sur les paramètres tels que le diamètre du fil, le nombre de spires et le diamètre de la bobine afin d’équilibrer performances et dimensions d’installation.