Analiza težavnosti oblikovanja

Porazdelitev upogibne in torzijske napetosti po prečnem prerezu ploščatih žic je nesimetrična, zato se poenostavljene izračunske formule za okrogle vzmeti ne morejo neposredno uporabiti. Natančen izračun zahteva integracijo vztrajnostnega momenta in upogibnega modula prereza iz mehanike materialov; za zapletene nepravilne strukture je potrebna tudi analiza končnih elementov (FEA), da se simulirajo cone koncentracije napetosti in prepreči predčasno lom.

Več kot deset parametrov – vključno z razmerjem širine in debeline žice, notranjim/zunanjo premerom, številom navitij, kotom vijačnice in prosto višino – je treba hkrati prilagoditi. Sprememba kateregakoli posameznega parametra vpliva na več kazalcev zmogljivosti (silo, pot, napetost, višino v stisnjenem stanju), kar zahteva več ponovitev oblikovanja, da se doseže ravnovesje med zmogljivostjo in omejitvami prostora.

Ploščata žica ima notranjo smer valjanja. Poravnava smeri upogibanja pri navijanju in smeri valjanja žice neposredno vpliva na natančnost oblikovanja in stabilnost napetosti. Pri navijanju žice z velikim razmerjem širine in debeline je zaradi ukrivljanja robov in deformacije prečnega prereza večja verjetnost nastanka napak, zato je treba omejitve procesa predvideti že v zgodnji fazi oblikovanja, da se izognejo neizdelljivim rešitvam.

Pod dinamičnimi izmeničnimi obremenitvami koncentracija napetosti na robovih, površinska hrapavost in ostanki napetosti zaradi toplotne obdelave ploščatih žic vse bistveno vplivajo na njihovo utrujenostno življenjsko dobo. Podporne ukrepe, kot so zaobljeni prehodi, končna obdelava površine in piščančenje z drobci, je treba optimirati vzporedno; oblikovanje mora hkrati upoštevati material, proizvodni proces in obratovalne pogoje.

Dopustni odmiki debeline in širine ploščatih žic se združijo z napakami pri navijanju, kar ima daljši vpliv na togost vzmeti in natančnost obremenitve kot pri okroglih žičnih vzmeteh. Za visokonatančne aplikacije je potrebna stroga kontrola dopustnih odmikov surovih materialov ter doslednost oblikovalnega procesa.