Бяка> Ведь пруток обычной спиральной пружины, при работе на сжатие, работает на изгиб. А торсион, в принципе, тот же пруток, на кручение. Разные виды нагрузок материал переносит по разному.
Мои пять копеек. Пружины растяжения-сжатия работают, в основном, на кручение. Рассчитываются по допускаемым касательным напряжениям. Изгиб учитывается при помощи т.н. коэффициента Вааля, на который линейно умножается. Для опасной точки tau_max = tau*Kw (иногда обознач. k).
Приближенно к = 1 + 1,5/c, где c — индекс пружины — соотношение среднего диаметра пружины к диаметру прутка. Источник — Пономарев С.Д. Андреева Л.Е. Расчет упругих элементов машин и приборов. Для c = 10, Kw = 1,11.
Бяка> Кроме того, не стоит забывать, и форму. В торсионе максимальную нагрузку несёт материал поверхности торциона. И делает он это равномерно по всей поверхности. А в пружине максимальные нагрузки только в очень узких зонах верхнего и нижнего сечения. А ограничения там одинаковы. Дело в том, что форма сечения пружины - круг- оптимальна только с точки зрения технологии закалки. С точки зрения сопромата, лучшей формой был бы двутавр. Вот только технологию закалки такой конструкции никто довести до ума не может.
Еще и накрутить надо, там большие пластические деформации, будет коробление и прочая, прочая.
По-моему, торсион имеет преимущества в первую очередь с точки зрения компоновки. А по прочности, коэффициент Вааля + пружина имеет нелинейную статику, т.е. неравномерность напряженного состояния вдоль винтовой линии, до 10-12% при неправильном проектировании. Плюс, если уже напряжения больше, размеры больше, то играет некоторую роль масштабный фактор (большие диаметры позволяют меньшие допускаемые напряжения).