La concentración de estrés es un fenómeno que puede ser causado por un agujero, una curva pronunciada o un defecto en un objeto cuando se aplica fuerza. Esto se debe al hecho de que las irregularidades en la estructura de un objeto tenderán a provocar una acumulación de tensión en determinadas áreas. Esas ubicaciones se denominan típicamente concentraciones de tensión, ya que representan áreas donde aumentan las fuerzas de tensión. Un objeto que tiene una estructura bastante uniforme tenderá a ser mucho más resistente que un objeto similar que tenga una o más concentraciones de tensión. Esto se debe al hecho de que el aumento de la presión que se encuentra en una concentración de tensión normalmente deja un objeto mucho más vulnerable al daño por rotura, agrietamiento o rotura de alguna otra manera.
Cuando la estructura de un objeto es bastante uniforme, la tensión tenderá a distribuirse uniformemente por toda la sustancia. Una forma de visualizar esto es una tabla plana con líneas de fuerza espaciadas uniformemente a lo largo de la superficie. Si se perfora un agujero en la tabla, cualquier tensión aplicada a la tabla se concentrará en cualquier lado del agujero. Esto se debe al hecho de que las líneas de fuerza no pueden atravesar el material que se eliminó cuando se perforó el orificio. Las líneas de fuerza deben rodear el orificio, lo que genera áreas de tensión concentrada, lo que hace que la tabla sea más propensa a romperse en ese punto si se aplica una fuerza excesiva.
Prácticamente cualquier objeto que carece de una estructura completamente uniforme contendrá algún tipo de concentración de tensión. Si la sustancia de la que está hecho un objeto contiene contaminantes o defectos, no importa cuán pequeños sean, tenderán a dar como resultado la concentración de líneas de fuerza. Eso hace que sea especialmente importante eliminar cualquier contaminante al construir objetos que estarán sujetos a mucho estrés. Las grietas pequeñas también dan como resultado la concentración de esfuerzos, lo que puede conducir a fracturas mucho más grandes con el tiempo.
La estructura geométrica de un objeto también puede resultar en concentración de tensión. Algunos ejemplos comunes incluyen vigas huecas y en ángulo recto y ejes con ranuras circunferenciales o filetes de hombro. Cada una de estas formas tiene un patrón diferente de concentración de tensión, que puede resultar en la falla de un objeto o componente bajo ciertas circunstancias. Debido a la falta de cualquier material de soporte en el centro, una viga cuadrada hueca tenderá a fallar si está torcida. Otros objetos, como ejes que tienen ranuras o filetes, pueden fallar por torsión, flexión o fuerzas axiales.