Analýza obtiažnosti návrhu

Rozloženie ohybového a krútiaceho napätia v priečnom reze plochého drôtu je asymetrické, preto sa zjednodušené výpočtové vzorce pre pružiny z okrúhleho drôtu nedajú použiť priamo. Presný výpočet vyžaduje integráciu momentu zotrvačnosti a modulu príčneho rezu z mechaniky materiálov; pre komplexné nepravidelné štruktúry je navyše potrebná metóda konečných prvkov (FEA) na simuláciu oblastí koncentrácie napätia a predchádzanie predčasnému lomeniu.

Musia byť súčasne splnené viac ako desať parametrov – vrátane pomeru šírky k hrúbke drôtu, vnútorného/vonkajšieho priemeru, počtu závitov, uhla špirály a voľnej výšky. Úprava akéhokoľvek jedného parametra ovplyvní viaceré ukazovatele výkonu (sila, zdvih, napätie, výška v stlačenom stave), čo vyžaduje viacero návrhových iterácií na dosiahnutie rovnováhy medzi výkonom a priestorovými obmedzeniami.

Plochý drôt má vlastnú smerovosť valcovania. Zarovnanie smeru ohybu pri navíjaní a smeru valcovania drôtu priamo ovplyvňuje presnosť tvarovania a stabilitu napätia. Pri navíjaní drôtu s veľkým pomerom šírky k hrúbke sa často vyskytuje skrútenie okrajov a deformácia prierezu, preto je potrebné predvídanie technologických obmedzení už v počiatočnom štádiu návrhu, aby sa predišlo nerealizovateľným konštrukciám.

Pri dynamických striedavých zaťaženiach výrazne ovplyvňujú životnosť pri únavovej skúške koncentrácia okrajového napätia, drsnosť povrchu a reziduálne napätia po tepelnom spracovaní plochého drôtu. Podporné opatrenia, ako sú zaoblené prechody, dokončovanie povrchu a striekanie kovovými guľôčkami, je potrebné optimalizovať súbežne; návrh musí zohľadniť súčasne materiál, technologický postup a prevádzkové podmienky.

Tolerancie hrúbky a šírky plochého drôtu sa spoločne s chybami pri navíjaní prejavujú výraznejším vplyvom na tuhosť a presnosť zaťaženia pružiny v porovnaní s pružinami z okrúhleho drôtu. Pre aplikácie vyžadujúce vysokú presnosť je nevyhnutné prísne kontrolovať tolerancie surového materiálu a konzistenciu tvarovacieho procesu.