Elemen mesin atau struktur yang mengalami kegagalan dapat berupa retak, korosi, aus, patah, mulur, pitting, scoring dan lain-lain. Kegagalan tersebut dapat disebabkan oleh berbagai macam aspek seperti karena cacat pada material, desain yang salah, beban operasional yang berlebih, kesalahan dalam perawatan, temperatur, kondisi lingkungan operasi, umur komponen dan lain-lain. Dengan mengetahui penyebab kegagalan, maka di dalam perancangan harus mempertimbangkan aspek penyebab kegagalan sehingga diharapkan tidak akan terjadi kegagalan dalam rentang umur komponen.

Salah satu penyebab kegagalan pada komponen diakibatkan oleh beban eksternal yang diderita komponen. Beban eksternal antara lain gaya, momen, tekanan dan beban mekanik lain. Akibat dari beban eksternal akan menimbulkan tegangan yang menyebabkan kegagalan komponen. Kegagalan material biasanya diklasifikasikan sebagai kegagalan getas dan kegagalan ulet tergantung pada material komponen, kondisi operasi, temperatur dan laju pembebanan. Suatu material dapat terjadi kegagalan getas atau ulet atau juga dapat keduanya. Pada material ulet kegagalan material disertai dengan adanya fenomena yielding, sedangkan pada material getas kegagalan material terjadi secara tiba-tiba tanpa ada fenomena yielding. Kegagalan pada material ulet dibatasi oleh kekuatan luluh, sedangkan pada material getas dibatasi oleh kekuatan ultimate.

Tiga teori kegagalan desain statis yang biasa digunakan untuk merancang suatu elemen mesin adalah :

1. Maximum Normal Stress Theory (Rankine Theory)

Teori ini menyatakan bahwa “Kegagalan akan terjadi apabila tegangan tarik normal yang terjadi pada material sama atau lebih besar dari tegangan luluh tarik material, dan kegagalan akan terjadi apabila tegangan tekan normal lebih kecil dari tegangan luluh tekan material”.