扭轉(zhuǎn)彈簧是螺旋彈簧。扭轉(zhuǎn)彈簧的兩端固定在其他部件上。當(dāng)其他部件圍繞彈簧中心旋轉(zhuǎn)時，彈簧將它們拉回到原來的位置，從而產(chǎn)生扭矩或旋轉(zhuǎn)力。扭轉(zhuǎn)彈簧可以存儲和釋放角能，或者通過將力臂圍繞彈簧體的中心軸線旋轉(zhuǎn)來靜態(tài)地固定裝置。這些彈簧通常很緊，但線圈之間有一個節(jié)距以減少摩擦。它們產(chǎn)生抵抗旋轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)外力的能力。根據(jù)應(yīng)用要求，扭轉(zhuǎn)彈簧的旋轉(zhuǎn)方向用于確定彈簧的旋轉(zhuǎn)方向。
在規(guī)定扭矩作用下，扭轉(zhuǎn)彈簧會使工作應(yīng)力和表面固定深度超過屈服極限，但低于強(qiáng)度極限，并保持足夠的時間。金屬晶格在深部表面附近的滑動保持穩(wěn)定，從而形成穩(wěn)定的塑性變形區(qū)。扭轉(zhuǎn)彈簧受到強(qiáng)烈扭曲，會使桿的表面積變形，產(chǎn)生塑性變形，截面的中心區(qū)域仍會發(fā)生彈性變形，并試圖恢復(fù)到原來的狀態(tài)，但塑性區(qū)域的外表面層會阻止其恢復(fù)。結(jié)果表明，扭桿彈簧徑向各層之間存在相互作用，即內(nèi)層對外層施加反向剪切力。外層對內(nèi)層施加剪切力。
扭轉(zhuǎn)彈簧卸荷后，其截面殘余應(yīng)力為表層附近的壓應(yīng)力和中心附近的法向應(yīng)力，截面殘余應(yīng)力為零。扭轉(zhuǎn)彈簧加載后，如果工作扭轉(zhuǎn)角不超過扭轉(zhuǎn)彈簧的強(qiáng)扭轉(zhuǎn)角，則工作應(yīng)力與此成正比。此時，載荷引起的應(yīng)力和殘余應(yīng)力相加，接近表面。殘余剪應(yīng)力將抵消部分施加的剪應(yīng)力，靠近中心的彈性區(qū)域?qū)⒃谠細(xì)堄喾ㄏ蚣魬?yīng)力的基礎(chǔ)上承受施加的剪應(yīng)力。結(jié)果，扭桿彈簧截面上的剪應(yīng)力近似呈線性分布，截面上的剪應(yīng)力趨于均勻分布。這樣既充分利用了截面內(nèi)材料的性能，又提高了扭桿的承載能力。
經(jīng)過強(qiáng)扭處理的扭轉(zhuǎn)彈簧只會在強(qiáng)扭方向上增加承載力，但會降低反向承載力。因此，強(qiáng)扭轉(zhuǎn)彈簧只允許在強(qiáng)扭方向工作，不允許在相反方向工作。扭桿彈簧用于提高扭桿彈簧的承載能力。它主要在大于材料屈服極限但小于材料強(qiáng)度極限的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力之間進(jìn)行。其出發(fā)點(diǎn)是改善橫截面應(yīng)力的均勻分布，并允許在整個橫截面上使用材料承載力。因此，強(qiáng)力扭轉(zhuǎn)處理只能在一定范圍內(nèi)提高扭桿彈簧的承載能力，而不能提高材料的強(qiáng)度極限。
