docs: add linear static beam harness phase

2026-08-09 01:35:44 +09:00
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commit 6d6da7545c
36 changed files with 3524 additions and 54 deletions
@@ -0,0 +1,99 @@
+# Step 19: Essential Constraints and Matrix Partition
+
+## 담당 역할과 필수 스킬
+
+- 담당 역할: `implementation-agent`
+- 필수 스킬: `fesa-cpp-msvc-tdd`
+- 모든 C++ build/test와 최종 VERIFY는 MSVC x64 Debug 기준으로 수행한다.
+
+## 읽어야 할 파일
+
+- `/AGENTS.md`
+- `/docs/ARCHITECTURE.md`
+- `/docs/ADR.md`
+- `/docs/requirements/linear-static-3d-euler-beam.md`
+- `/docs/formulations/3d-isoparametric-euler-beam-formulation.md`
+- `/docs/implementation-plans/linear-static-3d-euler-beam.md`
+- `/include/fesa/math/vector.hpp`
+- `/include/fesa/math/sparse_matrix.hpp`
+- `/include/fesa/fem/dof_manager.hpp`
+- `/include/fesa/assembly/sparse_assembler.hpp`
+- `/src/fesa/assembly/sparse_assembler.cpp`
+
+## 소유 파일
+
+- Create: `/include/fesa/constraints/essential_constraints.hpp`
+- Create: `/src/fesa/constraints/essential_constraints.cpp`
+- Create: `/tests/unit/constraints/essential_constraints_test.cpp`
+- Modify: `/src/fesa/CMakeLists.txt`
+- Modify: `/tests/CMakeLists.txt`
+
+## 작업
+
+조립된 full CSR matrix를 DofManager의 stable free/constrained ordering으로 partition하고
+full/reduced vector를 mapping하는 essential-constraint module을 구현하라.
+
+```cpp
+struct PartitionedStiffness {
+    SparseMatrix kff;
+    SparseMatrix kfc;
+    SparseMatrix kcf;
+    SparseMatrix kcc;
+};
+class EssentialConstraints {
+public:
+    static Result<PartitionedStiffness> partition(const SparseMatrix& full,
+                                                   const DofManager& dofs);
+    static Vector gatherFree(const Vector& full, const DofManager& dofs);
+    static Vector gatherConstrained(const Vector& full, const DofManager& dofs);
+    static Vector reconstructFull(const Vector& freeValues,
+                                  const Vector& constrainedValues,
+                                  const DofManager& dofs);
+};
+```
+
+Partition은 numeric value와 row/column order를 보존하고 0-based CSR invariants를 다시
+검증한다. `dc`는 DofManager prescribed values에서 가져오며 zero로 가정하지 않는다.
+이 step은 load vector나 RHS를 조립하지 않고 matrix/vector mapping만 소유한다.
+
+Tests는 hand-computed block extraction, no/all/mixed constraints, nonzero prescribed values,
+full-free-constrained round trip, invalid dimensions/order를 검증하고
+`EssentialConstraints` regex로 등록한다.
+
+## Acceptance Criteria
+
+```powershell
+cmake --build .harness/build --config Debug --target fesa_tests
+ctest --test-dir .harness/build -C Debug -R EssentialConstraints --output-on-failure
+```
+
+RED 후 GREEN/VERIFY:
+
+```powershell
+cmake -S . -B .harness/build -A x64 `
+  -DFESA_GTEST_SOURCE_DIR=C:/git/googletest `
+  "-DMKL_DIR=C:/Program Files (x86)/Intel/oneAPI/mkl/2026.1/lib/cmake/mkl" `
+  "-DTBB_DIR=C:/Program Files (x86)/Intel/oneAPI/tbb/2023.1/lib/cmake/tbb" `
+  "-DHDF5_DIR=C:/Program Files/HDF_Group/HDF5/2.1.1/cmake"
+cmake --build .harness/build --config Debug
+ctest --test-dir .harness/build -C Debug -R EssentialConstraints --output-on-failure
+ctest --test-dir .harness/build -C Debug --show-only=json-v1
+ctest --test-dir .harness/build -C Debug --output-on-failure
+```
+
+## 검증 절차
+
+1. partition/mapping tests를 먼저 추가하고 RED를 확인한다.
+2. elimination에 필요한 최소 block extraction으로 GREEN을 만든다.
+3. nonzero `dc`와 전체 VERIFY를 확인한다.
+4. `/docs/implementation-plans/linear-static-3d-euler-beam-implementation-report.md`의
+   Step 19 section에 실제 RED/GREEN/VERIFY command, exit code,
+   핵심 output과 변경 파일을 기록한다.
+5. Step 19를 `completed`로 갱신하고 partition/reconstruction evidence를 summary에 기록한다.
+
+## 금지사항
+
+- prescribed displacement를 zero로 덮어쓰지 마라. 이유: 승인된 nonzero BC를 깨뜨린다.
+- penalty/MPC solver를 추가하지 마라. 이유: V0는 essential partition만 지원한다.
+- RHS/load assembly를 이 step에 섞지 마라. 이유: factorization-before-load 순서를 검증해야 한다.
+- 직접 commit하지 마라. 이유: Harness executor가 담당한다.