目前,广泛应用的发条弹簧应力和变形的计算公式是根据材料力学推导出来的,若无一定的实际经验,很难设计和制造出高精度的发条弹簧。随着设计应力的提高,以往的很多经验不再适用。例如,发条弹簧的设计应力提高后,螺旋角加大,会使发条弹簧的疲劳源由簧圈的内侧转移到外侧。为此,采用的解析技术,当前应用较广的方法是有限元法(FEM)。
车辆悬架发条弹簧的特征是除足够的疲劳寿命外,其变形要小,即抗性能要在规定的范围内,否则将发生车身偏移。同时,要考虑环境腐蚀对其疲劳寿命的影响。随着车辆保养期的增大,对变形和疲劳寿命都提出了更严格的要求,为此采用高精度的设计方法。有限元法可以详细预测发条弹簧应力对疲劳寿命和变形的影响,能准确反映材料对发条弹簧疲劳寿命和变形的关系。
近年来,发条弹簧的有限元法设计方法进入实用化阶段,出现了不少有实用价值的报告,如螺旋角对发条弹簧应力的影响;用有限元法计算的应力和疲劳寿命的关系等。
对于相同结构的发条弹簧,在相同载荷作用下,圈少的或螺旋角大的风吹草动应力发条弹簧的应力,两种方法得出的结果差别比较大。这是因为随着螺旋角的增大,加之载荷偏心,使发条弹簧外径或横向变形较大,因而应力也较大。用现行的设计计算方法不能确切地反映,而有限元法则以较为确切地反映出来。