Spannungskonzentration ist ein Phänomen, das durch ein Loch, eine scharfe Biegung oder einen Defekt in einem Objekt verursacht werden kann, wenn Kraft ausgeübt wird. Dies liegt daran, dass Unregelmäßigkeiten in der Struktur eines Objekts dazu neigen, in bestimmten Bereichen zu einem Spannungsaufbau zu führen. Diese Stellen werden typischerweise als Spannungskonzentrationen bezeichnet, da sie Bereiche darstellen, in denen die Spannungskräfte erhöht sind. Ein Objekt mit einer ziemlich einheitlichen Struktur neigt dazu, viel widerstandsfähiger zu sein als ein ähnliches Objekt, das eine oder mehrere Spannungskonzentrationen aufweist. Dies liegt an der Tatsache, dass der erhöhte Druck, der in einer Spannungskonzentration gefunden wird, ein Objekt typischerweise viel anfälliger für Beschädigungen durch Abbrechen, Reißen oder anderweitiges Brechen macht.
Wenn die Struktur eines Objekts ziemlich gleichmäßig ist, wird die Spannung in der Regel gleichmäßig über die Substanz verteilt. Eine Möglichkeit, dies zu visualisieren, ist ein flaches Brett mit gleichmäßig verteilten Kraftlinien, die entlang der Oberfläche verlaufen. Wenn ein Loch in die Platte gebohrt wird, konzentriert sich jede auf die Platte ausgeübte Belastung auf beide Seiten des Lochs. Dies liegt daran, dass die Kraftlinien das beim Bohren abgetragene Material nicht durchdringen können. Die Kraftlinien müssen um das Loch herum verlaufen, was zu Bereichen mit konzentrierter Belastung führt, wodurch das Brett an dieser Stelle eher bricht, wenn übermäßige Kraft ausgeübt wird.
Praktisch jedes Objekt, dem eine völlig gleichförmige Struktur fehlt, enthält eine Art von Spannungskonzentration. Wenn die Substanz, aus der ein Objekt besteht, Verunreinigungen oder Defekte enthält, egal wie klein sie sein mögen, werden diese tendenziell zu einer Konzentration von Kraftlinien führen. Daher ist es besonders wichtig, beim Bau von stark beanspruchten Objekten Verunreinigungen zu entfernen. Kleine Risse führen auch zu Spannungskonzentrationen, die im Laufe der Zeit zu viel größeren Brüchen führen können.
Auch die geometrische Struktur eines Objekts kann zu einer Spannungskonzentration führen. Einige gängige Beispiele sind hohle und rechtwinklige Träger und Wellen mit umlaufenden Nuten oder Schulterausrundungen. Jede dieser Formen weist ein anderes Muster der Spannungskonzentration auf, das unter Umständen zum Versagen eines Objekts oder einer Komponente führen kann. Durch das Fehlen jeglichen Stützmaterials in der Mitte neigt ein hohler Vierkantträger zum Versagen, wenn er verdreht wird. Andere Objekte, z. B. Wellen mit Nuten oder Rundungen, können unter Torsion, Biegung oder Axialkräften versagen.