refactor: move solver skeleton implementations to cpp

feat: add solver core skeleton
docs: add solver core skeleton phase
2026-06-12 02:38:12 +09:00 · 2026-06-12 02:25:07 +09:00 · 2026-06-12 01:31:31 +09:00
72 changed files with 3310 additions and 0 deletions
@@ -0,0 +1,12 @@
+cmake_minimum_required(VERSION 3.20)
+
+project(FESA LANGUAGES CXX)
+
+file(GLOB_RECURSE FESA_CORE_SOURCES CONFIGURE_DEPENDS src/fesa/*.cpp)
+
+add_library(fesa_core STATIC ${FESA_CORE_SOURCES})
+target_compile_features(fesa_core PUBLIC cxx_std_17)
+target_include_directories(fesa_core PUBLIC ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/src)
+
+enable_testing()
+add_subdirectory(tests)
@@ -0,0 +1,80 @@
+# Solver Core Skeleton Build/Test Report
+
+## Metadata
+- phase: solver-core-skeleton
+- scope: C++ skeleton classes only
+- status: passed
+
+## Commands Run
+
+```powershell
+python -m unittest scripts.test_header_declaration_only
+```
+
+- exit_code: 0
+- summary: Solver headers contain declarations only; function bodies are implemented in `.cpp` files.
+
+```powershell
+python -m unittest discover -s scripts -p "test_*.py"
+```
+
+- exit_code: 0
+- summary: 99 Python Harness tests passed.
+
+```powershell
+python scripts/validate_workspace.py
+```
+
+- exit_code: 0
+- summary: CMake configure, MSVC Debug build, and full CTest suite passed.
+
+```powershell
+ctest --test-dir build/msvc-debug --output-on-failure -C Debug -R solver_core_skeleton_integration_test
+```
+
+- exit_code: 0
+- summary: `solver_core_skeleton_integration_test` passed.
+
+## CTest Tests Added
+
+- `harness_smoke_test`
+- `core_diagnostic_test`
+- `core_ids_test`
+- `core_primitives_test`
+- `core_status_test`
+- `model_analysis_step_test`
+- `model_boundary_condition_test`
+- `model_domain_test`
+- `model_element_test`
+- `model_load_test`
+- `model_material_test`
+- `model_node_test`
+- `model_property_test`
+- `analysis_model_view_test`
+- `dof_manager_dof_key_test`
+- `dof_manager_numbering_test`
+- `analysis_state_vectors_test`
+- `analysis_flow_linear_static_analysis_test`
+- `analysis_flow_template_test`
+- `results_containers_test`
+- `solver_core_skeleton_integration_test`
+
+## Structural Tests Added
+
+- `scripts.test_header_declaration_only`
+
+## Build Structure
+
+- `fesa_core` now builds as a static library from `src/fesa/**/*.cpp`.
+- Solver headers under `src/fesa/**/*.hpp` declare functions only; method bodies live in matching `.cpp` translation units.
+
+## Known Limitations
+
+- No element stiffness, residual, tangent, or stress recovery calculation is implemented.
+- No material law evaluation is implemented.
+- No sparse assembly implementation is implemented beyond `DofManager` sparse pattern ownership.
+- No linear solver backend is implemented.
+- No HDF5 writer or reader is implemented.
+- No Abaqus `.inp` parser is implemented.
+- No reference comparison against Abaqus CSV artifacts is implemented.
+- `LinearStaticAnalysis` currently prepares the analysis model, DOF map, and zero-valued state only.
@@ -0,0 +1,8 @@
+{
+  "phases": [
+    {
+      "dir": "solver-core-skeleton",
+      "status": "completed"
+    }
+  ]
+}
@@ -0,0 +1,100 @@
+{
+  "project": "FESA Structural Solver",
+  "phase": "solver-core-skeleton",
+  "steps": [
+    {
+      "step": 0,
+      "name": "cmake-ctest-bootstrap",
+      "status": "pending",
+      "allowed_paths": [
+        "CMakeLists.txt",
+        "tests/"
+      ],
+      "started_at": "2026-06-12T02:09:10+0900",
+      "summary": "CMake/CTest bootstrap with fesa_core interface target and smoke test",
+      "status": "completed"
+    },
+    {
+      "step": 1,
+      "name": "core-primitives",
+      "status": "completed",
+      "allowed_paths": [
+        "src/fesa/core/",
+        "tests/unit/core_*_test.cpp"
+      ],
+      "summary": "Core ID, diagnostic, and status primitives added with tests"
+    },
+    {
+      "step": 2,
+      "name": "domain-model-entities",
+      "status": "completed",
+      "allowed_paths": [
+        "src/fesa/model/",
+        "tests/unit/model_*_test.cpp"
+      ],
+      "summary": "Model entities and Domain ownership API added with tests"
+    },
+    {
+      "step": 3,
+      "name": "analysis-model-view",
+      "status": "completed",
+      "allowed_paths": [
+        "src/fesa/analysis/",
+        "tests/unit/analysis_model_*_test.cpp"
+      ],
+      "summary": "AnalysisModel step view added without Domain copies"
+    },
+    {
+      "step": 4,
+      "name": "dof-manager",
+      "status": "completed",
+      "allowed_paths": [
+        "src/fesa/fem/",
+        "tests/unit/dof_manager_*_test.cpp"
+      ],
+      "summary": "DofManager deterministic numbering and constrained/free mapping added"
+    },
+    {
+      "step": 5,
+      "name": "analysis-state",
+      "status": "completed",
+      "allowed_paths": [
+        "src/fesa/analysis/",
+        "tests/unit/analysis_state_*_test.cpp"
+      ],
+      "summary": "AnalysisState vector ownership and residual update added"
+    },
+    {
+      "step": 6,
+      "name": "analysis-template-flow",
+      "status": "completed",
+      "allowed_paths": [
+        "src/fesa/analysis/",
+        "tests/unit/analysis_flow_*_test.cpp"
+      ],
+      "summary": "Analysis template method and LinearStaticAnalysis skeleton added"
+    },
+    {
+      "step": 7,
+      "name": "results-containers",
+      "status": "completed",
+      "allowed_paths": [
+        "src/fesa/results/",
+        "tests/unit/results_*_test.cpp"
+      ],
+      "summary": "ResultStep, ResultFrame, FieldOutput, and HistoryOutput containers added"
+    },
+    {
+      "step": 8,
+      "name": "solver-skeleton-integration-report",
+      "status": "completed",
+      "allowed_paths": [
+        "tests/integration/",
+        "docs/build-test-reports/"
+      ],
+      "summary": "Solver skeleton integration test and build/test report added"
+    }
+  ],
+  "created_at": "2026-06-12T02:09:10+0900",
+  "completed_at": "2026-06-12T02:42:00+0900"
+}
@@ -0,0 +1,83 @@
+# Step 0: cmake-ctest-bootstrap
+
+## 읽어야 할 파일
+
+먼저 아래 파일들을 읽고 프로젝트의 아키텍처와 검증 규칙을 파악하라:
+
+- `/AGENTS.md`
+- `/docs/PRD.md`
+- `/docs/ARCHITECTURE.md`
+- `/docs/ADR.md`
+- `/scripts/validate_workspace.py`
+
+## 작업
+
+C++ solver skeleton을 구현할 수 있도록 최소 CMake/CTest 부트스트랩을 만든다.
+
+요구사항:
+
+- 루트 `/CMakeLists.txt`를 생성한다.
+- C++ 표준은 C++17 이상으로 고정한다.
+- MSVC에서 warning-as-error를 강제하지 않는다.
+- 아직 production source가 없으므로 solver target은 `INTERFACE` library `fesa_core`로 시작한다.
+- `fesa_core`는 repository root의 `src`를 include directory로 노출한다.
+- `enable_testing()`과 `tests/` 하위 CMake 구성을 연결한다.
+- `/tests/CMakeLists.txt`, `/tests/unit/CMakeLists.txt`, `/tests/integration/CMakeLists.txt`를 생성한다.
+- `tests/unit/*_test.cpp`와 `tests/integration/*_test.cpp` 파일을 각각 독립 test executable로 등록한다.
+- 각 test executable은 `fesa_core`에 link한다.
+- `/tests/unit/harness_smoke_test.cpp`를 생성하고, 표준 라이브러리만 사용해 CTest가 동작함을 확인하는 최소 `main()`을 둔다.
+- npm, JavaScript, TypeScript fallback은 추가하지 않는다.
+
+권장 CMake 구조:
+
+```cmake
+cmake_minimum_required(VERSION 3.20)
+project(FESA LANGUAGES CXX)
+
+add_library(fesa_core INTERFACE)
+target_compile_features(fesa_core INTERFACE cxx_std_17)
+target_include_directories(fesa_core INTERFACE ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/src)
+
+enable_testing()
+add_subdirectory(tests)
+```
+
+`tests/unit/CMakeLists.txt`와 `tests/integration/CMakeLists.txt`는 `file(GLOB CONFIGURE_DEPENDS ...)`와 `foreach`를 사용해 새 `*_test.cpp`가 자동으로 CTest에 등록되도록 만든다.
+
+## Tests To Write First
+
+- `/tests/unit/harness_smoke_test.cpp`
+  - `main()`이 `std::string{"fesa"}.size() == 4` 같은 deterministic smoke assertion을 검증한다.
+  - 실패 시 non-zero를 반환한다.
+
+RED 확인:
+
+1. `tests/unit/harness_smoke_test.cpp`를 먼저 만든다.
+2. `ctest --test-dir build/msvc-debug --output-on-failure -C Debug -R harness_smoke_test`를 실행해 아직 CMake 구성이 없어 실패함을 확인한다.
+3. 그 뒤 CMake 파일을 작성한다.
+
+## Acceptance Criteria
+
+```powershell
+python -m unittest discover -s scripts -p "test_*.py"
+python scripts/validate_workspace.py
+ctest --test-dir build/msvc-debug --output-on-failure -C Debug -R harness_smoke_test
+```
+
+## 검증 절차
+
+1. 위 AC 커맨드를 실행한다.
+2. 아키텍처 체크리스트를 확인한다:
+   - ARCHITECTURE.md의 `src/`, `tests/unit/` 구조를 따르는가?
+   - ADR-002의 C++17/MSVC/CMake/CTest 기본값을 벗어나지 않았는가?
+   - AGENTS.md의 `python scripts/validate_workspace.py` 기본 검증 경로를 유지하는가?
+3. 결과에 따라 `phases/solver-core-skeleton/index.json`의 step 0을 업데이트한다:
+   - 성공: `"status": "completed"`, `"summary": "CMake/CTest bootstrap with fesa_core interface target and smoke test"`
+   - 3회 수정 시도 후 실패: `"status": "error"`, `"error_message": "구체적 에러 내용"`
+   - 사용자 개입 필요: `"status": "blocked"`, `"blocked_reason": "구체적 사유"` 후 중단
+
+## 금지사항
+
+- C++ production solver class를 이 step에서 만들지 마라.
+- 외부 test framework를 추가하지 마라.
+- JavaScript/TypeScript/npm fallback을 추가하지 마라.
@@ -0,0 +1,105 @@
+# Step 1: core-primitives
+
+## 읽어야 할 파일
+
+먼저 아래 파일들을 읽고 프로젝트의 아키텍처와 이전 step 산출물을 파악하라:
+
+- `/AGENTS.md`
+- `/docs/PRD.md`
+- `/docs/ARCHITECTURE.md`
+- `/docs/ADR.md`
+- `/CMakeLists.txt`
+- `/tests/unit/CMakeLists.txt`
+
+이전 step에서 만들어진 CMake/CTest 구성을 꼼꼼히 읽고, 새 unit test가 자동 등록되는 방식과 일관성을 유지하라.
+
+## 작업
+
+solver skeleton의 공통 primitive를 `/src/fesa/core/` 아래 header-only로 구현한다.
+
+필수 파일:
+
+- `/src/fesa/core/ids.hpp`
+- `/src/fesa/core/diagnostic.hpp`
+- `/src/fesa/core/status.hpp`
+- `/tests/unit/core_primitives_test.cpp`
+
+필수 interface:
+
+```cpp
+namespace fesa::core {
+
+struct NodeId { int value; };
+struct ElementId { int value; };
+struct MaterialId { int value; };
+struct PropertyId { int value; };
+struct StepId { int value; };
+
+enum class Severity { info, warning, error };
+
+struct Diagnostic {
+    Severity severity;
+    std::string code;
+    std::string message;
+};
+
+class Status {
+public:
+    static Status ok();
+    static Status failure(Diagnostic diagnostic);
+
+    bool is_ok() const;
+    const std::vector<Diagnostic>& diagnostics() const;
+    void add(Diagnostic diagnostic);
+};
+
+} // namespace fesa::core
+```
+
+구현 규칙:
+
+- 모든 ID type은 strong typedef 역할을 하며 서로 암시적으로 대체되지 않아야 한다.
+- ID에는 equation id 또는 DOF numbering 정보를 넣지 않는다.
+- `Status::ok()`는 diagnostics가 비어 있고 `is_ok() == true`여야 한다.
+- `Status::failure(...)`는 최소 하나의 diagnostic을 포함하고 `is_ok() == false`여야 한다.
+- 외부 라이브러리에 의존하지 않는다.
+
+## Tests To Write First
+
+- `/tests/unit/core_primitives_test.cpp`
+  - `NodeId{1}`과 `ElementId{1}`이 서로 다른 타입임을 compile-time으로 확인한다.
+  - `Status::ok().is_ok()`가 true임을 확인한다.
+  - `Status::failure(...)`가 false이고 diagnostic code/message를 보존함을 확인한다.
+  - `Status::add(...)`로 warning을 추가해도 diagnostic 순서가 보존됨을 확인한다.
+
+RED 확인:
+
+1. 테스트 파일을 먼저 작성한다.
+2. `python scripts/validate_workspace.py` 또는 targeted CTest를 실행해 `fesa/core/ids.hpp` 등 missing include로 실패함을 확인한다.
+3. 그 뒤 production header를 작성한다.
+
+## Acceptance Criteria
+
+```powershell
+python -m unittest discover -s scripts -p "test_*.py"
+python scripts/validate_workspace.py
+ctest --test-dir build/msvc-debug --output-on-failure -C Debug -R core_primitives_test
+```
+
+## 검증 절차
+
+1. 위 AC 커맨드를 실행한다.
+2. 아키텍처 체크리스트를 확인한다:
+   - `core`가 외부 라이브러리에 의존하지 않는가?
+   - ID type에 equation numbering을 저장하지 않는가?
+   - C++ production header 변경에 대응하는 test file이 있는가?
+3. 결과에 따라 `phases/solver-core-skeleton/index.json`의 step 1을 업데이트한다:
+   - 성공: `"status": "completed"`, `"summary": "Core ID, diagnostic, and status primitives added with tests"`
+   - 3회 수정 시도 후 실패: `"status": "error"`, `"error_message": "구체적 에러 내용"`
+   - 사용자 개입 필요: `"status": "blocked"`, `"blocked_reason": "구체적 사유"` 후 중단
+
+## 금지사항
+
+- Node, Element, Domain 같은 model class를 이 step에서 만들지 마라.
+- MKL, TBB, HDF5 API를 include하지 마라.
+- JavaScript/TypeScript/npm fallback을 추가하지 마라.
@@ -0,0 +1,175 @@
+# Step 2: domain-model-entities
+
+## 읽어야 할 파일
+
+먼저 아래 파일들을 읽고 프로젝트의 아키텍처와 이전 step 산출물을 파악하라:
+
+- `/AGENTS.md`
+- `/docs/PRD.md`
+- `/docs/ARCHITECTURE.md`
+- `/docs/ADR.md`
+- `/src/fesa/core/ids.hpp`
+- `/src/fesa/core/status.hpp`
+- `/tests/unit/core_primitives_test.cpp`
+
+이전 step에서 만들어진 core primitive를 꼼꼼히 읽고, ID ownership과 diagnostic convention을 유지하라.
+
+## 작업
+
+입력 파일에서 생성된 전체 semantic model을 소유하는 최소 model layer를 `/src/fesa/model/`에 구현한다.
+
+필수 파일:
+
+- `/src/fesa/model/node.hpp`
+- `/src/fesa/model/element.hpp`
+- `/src/fesa/model/material.hpp`
+- `/src/fesa/model/property.hpp`
+- `/src/fesa/model/boundary_condition.hpp`
+- `/src/fesa/model/load.hpp`
+- `/src/fesa/model/analysis_step.hpp`
+- `/src/fesa/model/domain.hpp`
+- `/tests/unit/model_domain_test.cpp`
+
+필수 interface:
+
+```cpp
+namespace fesa::model {
+
+class Node {
+public:
+    Node(core::NodeId id, std::array<double, 3> coordinates);
+    core::NodeId id() const;
+    const std::array<double, 3>& coordinates() const;
+};
+
+enum class ElementTopology { truss2, bar2, unknown };
+
+class Element {
+public:
+    Element(core::ElementId id, ElementTopology topology,
+            std::vector<core::NodeId> node_ids, core::PropertyId property_id);
+    core::ElementId id() const;
+    ElementTopology topology() const;
+    const std::vector<core::NodeId>& node_ids() const;
+    core::PropertyId property_id() const;
+};
+
+class Material {
+public:
+    Material(core::MaterialId id, std::string name);
+    core::MaterialId id() const;
+    const std::string& name() const;
+};
+
+class Property {
+public:
+    Property(core::PropertyId id, std::string name, core::MaterialId material_id);
+    core::PropertyId id() const;
+    const std::string& name() const;
+    core::MaterialId material_id() const;
+};
+
+enum class DofComponent { ux, uy, uz, rx, ry, rz, temperature };
+
+class BoundaryCondition {
+public:
+    BoundaryCondition(core::NodeId node_id, DofComponent component, double value);
+    core::NodeId node_id() const;
+    DofComponent component() const;
+    double value() const;
+};
+
+class Load {
+public:
+    Load(core::NodeId node_id, DofComponent component, double value);
+    core::NodeId node_id() const;
+    DofComponent component() const;
+    double value() const;
+};
+
+class AnalysisStep {
+public:
+    AnalysisStep(core::StepId id, std::string name);
+    core::StepId id() const;
+    const std::string& name() const;
+    void add_boundary_condition(BoundaryCondition bc);
+    void add_load(Load load);
+    const std::vector<BoundaryCondition>& boundary_conditions() const;
+    const std::vector<Load>& loads() const;
+};
+
+class Domain {
+public:
+    void add_node(Node node);
+    void add_element(Element element);
+    void add_material(Material material);
+    void add_property(Property property);
+    void add_step(AnalysisStep step);
+
+    const std::vector<Node>& nodes() const;
+    const std::vector<Element>& elements() const;
+    const std::vector<Material>& materials() const;
+    const std::vector<Property>& properties() const;
+    const std::vector<AnalysisStep>& steps() const;
+
+    const Node* find_node(core::NodeId id) const;
+    const Element* find_element(core::ElementId id) const;
+    const Material* find_material(core::MaterialId id) const;
+    const Property* find_property(core::PropertyId id) const;
+    const AnalysisStep* find_step(core::StepId id) const;
+};
+
+} // namespace fesa::model
+```
+
+구현 규칙:
+
+- Domain은 semantic model 객체를 소유한다.
+- `nodes()`, `elements()`, `materials()`, `properties()`, `steps()`는 const reference를 반환한다.
+- `find_*`는 없으면 `nullptr`을 반환한다.
+- Node와 Element 내부에 equation id, constrained/free equation mapping, sparse pattern 정보를 저장하지 않는다.
+- `DofComponent`는 아직 equation number가 아니라 물리 DOF component만 표현한다.
+- Abaqus keyword 문자열이나 parser detail을 model object에 저장하지 않는다.
+
+## Tests To Write First
+
+- `/tests/unit/model_domain_test.cpp`
+  - Node가 id와 3D coordinates를 보존한다.
+  - Element가 topology, connectivity, property id를 보존한다.
+  - Material과 Property가 id/name/material link를 보존한다.
+  - AnalysisStep이 boundary condition과 load를 저장한다.
+  - Domain이 add/find를 통해 각 객체를 조회한다.
+  - 없는 id는 `nullptr`을 반환한다.
+  - Node/Element public interface에 equation id를 노출하지 않는다는 점을 테스트 코드 사용 방식으로 확인한다.
+
+RED 확인:
+
+1. 테스트 파일을 먼저 작성한다.
+2. targeted CTest를 실행해 missing model headers로 실패함을 확인한다.
+3. 그 뒤 production headers를 작성한다.
+
+## Acceptance Criteria
+
+```powershell
+python -m unittest discover -s scripts -p "test_*.py"
+python scripts/validate_workspace.py
+ctest --test-dir build/msvc-debug --output-on-failure -C Debug -R model_domain_test
+```
+
+## 검증 절차
+
+1. 위 AC 커맨드를 실행한다.
+2. 아키텍처 체크리스트를 확인한다:
+   - Domain이 전체 모델 정의를 소유하는가?
+   - model layer가 parser keyword 문자열이나 analysis state를 소유하지 않는가?
+   - Node/Element에 equation id가 분산 저장되지 않는가?
+3. 결과에 따라 `phases/solver-core-skeleton/index.json`의 step 2를 업데이트한다:
+   - 성공: `"status": "completed"`, `"summary": "Model entities and Domain ownership API added with tests"`
+   - 3회 수정 시도 후 실패: `"status": "error"`, `"error_message": "구체적 에러 내용"`
+   - 사용자 개입 필요: `"status": "blocked"`, `"blocked_reason": "구체적 사유"` 후 중단
+
+## 금지사항
+
+- Parser, assembler, solver backend를 만들지 마라.
+- `Domain`을 실행 중 state container로 사용하지 마라.
+- JavaScript/TypeScript/npm fallback을 추가하지 마라.
@@ -0,0 +1,97 @@
+# Step 3: analysis-model-view
+
+## 읽어야 할 파일
+
+먼저 아래 파일들을 읽고 프로젝트의 아키텍처와 이전 step 산출물을 파악하라:
+
+- `/AGENTS.md`
+- `/docs/PRD.md`
+- `/docs/ARCHITECTURE.md`
+- `/docs/ADR.md`
+- `/src/fesa/model/domain.hpp`
+- `/src/fesa/model/analysis_step.hpp`
+- `/tests/unit/model_domain_test.cpp`
+
+이전 step에서 만들어진 Domain과 AnalysisStep을 꼼꼼히 읽고, Domain 복사 없는 step view를 유지하라.
+
+## 작업
+
+현재 step에서 활성화되는 해석 객체 view를 제공하는 `AnalysisModel`을 `/src/fesa/analysis/`에 구현한다.
+
+필수 파일:
+
+- `/src/fesa/analysis/analysis_model.hpp`
+- `/tests/unit/analysis_model_view_test.cpp`
+
+필수 interface:
+
+```cpp
+namespace fesa::analysis {
+
+class AnalysisModel {
+public:
+    AnalysisModel(const model::Domain& domain, core::StepId step_id);
+
+    const model::Domain& domain() const;
+    const model::AnalysisStep& step() const;
+    const std::vector<const model::Element*>& active_elements() const;
+    const std::vector<const model::BoundaryCondition*>& active_boundary_conditions() const;
+    const std::vector<const model::Load*>& active_loads() const;
+
+    const model::Property* property_for(const model::Element& element) const;
+    const model::Material* material_for(const model::Property& property) const;
+};
+
+} // namespace fesa::analysis
+```
+
+구현 규칙:
+
+- `AnalysisModel`은 `Domain`을 복사하지 않고 const reference 또는 pointer view만 보유한다.
+- Phase skeleton에서는 모든 Domain elements가 active라고 간주한다.
+- Boundary condition과 load는 선택된 `AnalysisStep`에서 가져온다.
+- `property_for`와 `material_for`는 Domain lookup을 사용한다.
+- 없는 step id는 구조화된 exception 대신 `std::invalid_argument`로 실패해도 된다. 이 skeleton 단계에서는 별도 error hierarchy를 만들지 않는다.
+- `AnalysisModel`은 displacement, residual, equation number를 소유하지 않는다.
+
+## Tests To Write First
+
+- `/tests/unit/analysis_model_view_test.cpp`
+  - Domain에 node/element/material/property/step을 만든다.
+  - `AnalysisModel(domain, step_id)`가 원본 Domain reference를 유지함을 pointer identity로 확인한다.
+  - 모든 Domain element가 `active_elements()`에 const pointer로 나타난다.
+  - step의 boundary condition과 load가 active view에 const pointer로 나타난다.
+  - `property_for(element)`와 `material_for(property)`가 Domain 소유 객체를 반환한다.
+  - 없는 step id는 `std::invalid_argument`를 던진다.
+
+RED 확인:
+
+1. 테스트 파일을 먼저 작성한다.
+2. targeted CTest를 실행해 missing `analysis_model.hpp`로 실패함을 확인한다.
+3. 그 뒤 production header를 작성한다.
+
+## Acceptance Criteria
+
+```powershell
+python -m unittest discover -s scripts -p "test_*.py"
+python scripts/validate_workspace.py
+ctest --test-dir build/msvc-debug --output-on-failure -C Debug -R analysis_model_view_test
+```
+
+## 검증 절차
+
+1. 위 AC 커맨드를 실행한다.
+2. 아키텍처 체크리스트를 확인한다:
+   - AnalysisModel이 Domain을 복사하지 않는가?
+   - AnalysisModel이 현재 step view만 제공하고 mutable state를 소유하지 않는가?
+   - active BC/load가 AnalysisStep에서 온 것임이 테스트되는가?
+3. 결과에 따라 `phases/solver-core-skeleton/index.json`의 step 3을 업데이트한다:
+   - 성공: `"status": "completed"`, `"summary": "AnalysisModel step view added without Domain copies"`
+   - 3회 수정 시도 후 실패: `"status": "error"`, `"error_message": "구체적 에러 내용"`
+   - 사용자 개입 필요: `"status": "blocked"`, `"blocked_reason": "구체적 사유"` 후 중단
+
+## 금지사항
+
+- DofManager나 equation numbering을 이 step에서 구현하지 마라.
+- AnalysisState를 이 step에서 구현하지 마라.
+- JavaScript/TypeScript/npm fallback을 추가하지 마라.
@@ -0,0 +1,112 @@
+# Step 4: dof-manager
+
+## 읽어야 할 파일
+
+먼저 아래 파일들을 읽고 프로젝트의 아키텍처와 이전 step 산출물을 파악하라:
+
+- `/AGENTS.md`
+- `/docs/PRD.md`
+- `/docs/ARCHITECTURE.md`
+- `/docs/ADR.md`
+- `/src/fesa/model/boundary_condition.hpp`
+- `/src/fesa/analysis/analysis_model.hpp`
+- `/tests/unit/analysis_model_view_test.cpp`
+
+이전 step에서 만들어진 model object와 AnalysisModel을 꼼꼼히 읽고, equation numbering이 Node/Element로 새지 않도록 유지하라.
+
+## 작업
+
+node별 DOF 정의, constrained/free mapping, equation numbering, sparse pattern ownership의 최소 골격을 `/src/fesa/fem/`에 구현한다.
+
+필수 파일:
+
+- `/src/fesa/fem/dof_key.hpp`
+- `/src/fesa/fem/dof_manager.hpp`
+- `/tests/unit/dof_manager_numbering_test.cpp`
+
+필수 interface:
+
+```cpp
+namespace fesa::fem {
+
+struct DofKey {
+    core::NodeId node_id;
+    model::DofComponent component;
+};
+
+bool operator==(const DofKey& lhs, const DofKey& rhs);
+
+class DofManager {
+public:
+    void define_node_dofs(core::NodeId node_id, std::vector<model::DofComponent> components);
+    void apply_boundary_condition(const model::BoundaryCondition& bc);
+    void number_equations();
+
+    int total_dof_count() const;
+    int free_dof_count() const;
+    int constrained_dof_count() const;
+
+    bool is_constrained(DofKey key) const;
+    int equation_id(DofKey key) const;
+    std::optional<int> free_equation_id(DofKey key) const;
+
+    std::vector<double> expand_free_vector(const std::vector<double>& free_values) const;
+    const std::vector<std::pair<int, int>>& sparse_pattern() const;
+};
+
+} // namespace fesa::fem
+```
+
+구현 규칙:
+
+- Equation id는 `DofManager` 내부에만 저장한다.
+- `equation_id`는 전체 DOF ordering의 dense id를 반환한다.
+- `free_equation_id`는 constrained DOF면 `std::nullopt`를 반환한다.
+- `number_equations()`는 deterministic ordering을 보장한다:
+  - node id value 오름차순
+  - component enum 순서 오름차순
+- `expand_free_vector`는 constrained DOF 값을 0.0으로 채우고 free DOF 값만 배치한다.
+- `sparse_pattern()`은 skeleton 단계에서 free equation ids의 dense full matrix pattern을 deterministic pair list로 보유해도 된다.
+- missing DOF 조회는 `std::invalid_argument`를 던진다.
+
+## Tests To Write First
+
+- `/tests/unit/dof_manager_numbering_test.cpp`
+  - 두 node에 `ux`, `uy`를 정의하고 deterministic equation id ordering을 확인한다.
+  - boundary condition 적용 후 constrained/free count가 맞는지 확인한다.
+  - constrained key의 `free_equation_id`가 `std::nullopt`임을 확인한다.
+  - free vector가 full vector로 재구성될 때 constrained DOF가 0.0으로 채워지는지 확인한다.
+  - sparse pattern pair list가 free equation id 기반 deterministic dense pattern을 가진다.
+  - model::Node나 model::Element를 수정하지 않고도 equation numbering이 가능함을 확인한다.
+
+RED 확인:
+
+1. 테스트 파일을 먼저 작성한다.
+2. targeted CTest를 실행해 missing `dof_manager.hpp`로 실패함을 확인한다.
+3. 그 뒤 production headers를 작성한다.
+
+## Acceptance Criteria
+
+```powershell
+python -m unittest discover -s scripts -p "test_*.py"
+python scripts/validate_workspace.py
+ctest --test-dir build/msvc-debug --output-on-failure -C Debug -R dof_manager_numbering_test
+```
+
+## 검증 절차
+
+1. 위 AC 커맨드를 실행한다.
+2. 아키텍처 체크리스트를 확인한다:
+   - DofManager가 equation numbering을 전담하는가?
+   - Node/Element public interface가 equation id로 오염되지 않았는가?
+   - sparse pattern ownership이 DofManager 내부에 있는가?
+3. 결과에 따라 `phases/solver-core-skeleton/index.json`의 step 4를 업데이트한다:
+   - 성공: `"status": "completed"`, `"summary": "DofManager deterministic numbering and constrained/free mapping added"`
+   - 3회 수정 시도 후 실패: `"status": "error"`, `"error_message": "구체적 에러 내용"`
+   - 사용자 개입 필요: `"status": "blocked"`, `"blocked_reason": "구체적 사유"` 후 중단
+
+## 금지사항
+
+- Solver backend, assembly matrix, MKL adapter를 구현하지 마라.
+- Node 또는 Element에 equation id field를 추가하지 마라.
+- JavaScript/TypeScript/npm fallback을 추가하지 마라.
@@ -0,0 +1,112 @@
+# Step 5: analysis-state
+
+## 읽어야 할 파일
+
+먼저 아래 파일들을 읽고 프로젝트의 아키텍처와 이전 step 산출물을 파악하라:
+
+- `/AGENTS.md`
+- `/docs/PRD.md`
+- `/docs/ARCHITECTURE.md`
+- `/docs/ADR.md`
+- `/src/fesa/fem/dof_manager.hpp`
+- `/tests/unit/dof_manager_numbering_test.cpp`
+
+이전 step에서 만들어진 DofManager를 꼼꼼히 읽고, 해석 중 변하는 물리량은 AnalysisState가 소유하도록 유지하라.
+
+## 작업
+
+displacement 중심의 최소 `AnalysisState`를 `/src/fesa/analysis/`에 구현한다.
+
+필수 파일:
+
+- `/src/fesa/analysis/analysis_state.hpp`
+- `/tests/unit/analysis_state_vectors_test.cpp`
+
+필수 interface:
+
+```cpp
+namespace fesa::analysis {
+
+struct IterationState {
+    double time = 0.0;
+    int increment = 0;
+    int iteration = 0;
+};
+
+class AnalysisState {
+public:
+    explicit AnalysisState(int total_dof_count);
+
+    const std::vector<double>& displacement() const;
+    const std::vector<double>& velocity() const;
+    const std::vector<double>& acceleration() const;
+    const std::vector<double>& temperature() const;
+    const std::vector<double>& external_force() const;
+    const std::vector<double>& internal_force() const;
+    const std::vector<double>& residual() const;
+
+    void set_displacement(std::vector<double> values);
+    void set_external_force(std::vector<double> values);
+    void set_internal_force(std::vector<double> values);
+    void update_residual();
+
+    IterationState& iteration_state();
+    const IterationState& iteration_state() const;
+
+    void set_element_state(core::ElementId element_id, std::vector<double> state);
+    const std::vector<double>* element_state(core::ElementId element_id) const;
+};
+
+} // namespace fesa::analysis
+```
+
+구현 규칙:
+
+- 모든 vector는 `total_dof_count` 크기로 초기화한다.
+- `update_residual()`은 `external_force - internal_force`를 component-wise로 계산한다.
+- setter는 입력 vector 크기가 맞지 않으면 `std::invalid_argument`를 던진다.
+- temperature는 Phase skeleton에서 0.0 vector로 둔다.
+- element state는 향후 integration point state 확장을 위한 최소 map으로 둔다.
+- AnalysisState는 Domain, AnalysisModel, DofManager를 소유하지 않는다.
+
+## Tests To Write First
+
+- `/tests/unit/analysis_state_vectors_test.cpp`
+  - 생성 시 displacement/velocity/acceleration/temperature/force/residual vector 크기와 0.0 초기값을 확인한다.
+  - displacement setter가 값을 보존한다.
+  - external/internal force 설정 후 residual이 `Fext - Fint`가 되는지 확인한다.
+  - 크기가 맞지 않는 vector setter가 `std::invalid_argument`를 던진다.
+  - time/increment/iteration 값이 저장된다.
+  - element state를 element id로 저장/조회한다.
+
+RED 확인:
+
+1. 테스트 파일을 먼저 작성한다.
+2. targeted CTest를 실행해 missing `analysis_state.hpp`로 실패함을 확인한다.
+3. 그 뒤 production header를 작성한다.
+
+## Acceptance Criteria
+
+```powershell
+python -m unittest discover -s scripts -p "test_*.py"
+python scripts/validate_workspace.py
+ctest --test-dir build/msvc-debug --output-on-failure -C Debug -R analysis_state_vectors_test
+```
+
+## 검증 절차
+
+1. 위 AC 커맨드를 실행한다.
+2. 아키텍처 체크리스트를 확인한다:
+   - AnalysisState가 해석 중 변하는 물리량을 소유하는가?
+   - Domain이나 AnalysisModel을 복사/소유하지 않는가?
+   - displacement 중심이되 velocity/acceleration/temperature 확장 지점을 유지하는가?
+3. 결과에 따라 `phases/solver-core-skeleton/index.json`의 step 5를 업데이트한다:
+   - 성공: `"status": "completed"`, `"summary": "AnalysisState vector ownership and residual update added"`
+   - 3회 수정 시도 후 실패: `"status": "error"`, `"error_message": "구체적 에러 내용"`
+   - 사용자 개입 필요: `"status": "blocked"`, `"blocked_reason": "구체적 사유"` 후 중단
+
+## 금지사항
+
+- Solver backend나 numerical integration loop를 구현하지 마라.
+- HDF5 writer를 이 step에서 구현하지 마라.
+- JavaScript/TypeScript/npm fallback을 추가하지 마라.
@@ -0,0 +1,114 @@
+# Step 6: analysis-template-flow
+
+## 읽어야 할 파일
+
+먼저 아래 파일들을 읽고 프로젝트의 아키텍처와 이전 step 산출물을 파악하라:
+
+- `/AGENTS.md`
+- `/docs/PRD.md`
+- `/docs/ARCHITECTURE.md`
+- `/docs/ADR.md`
+- `/src/fesa/analysis/analysis_model.hpp`
+- `/src/fesa/analysis/analysis_state.hpp`
+- `/src/fesa/fem/dof_manager.hpp`
+- `/tests/unit/analysis_state_vectors_test.cpp`
+
+이전 step에서 만들어진 AnalysisModel, DofManager, AnalysisState를 꼼꼼히 읽고, ARCHITECTURE.md의 Template Method 실행 흐름과 일관성을 유지하라.
+
+## 작업
+
+공통 해석 실행 흐름을 고정하는 `Analysis` base class와 선형 정적 해석 skeleton을 `/src/fesa/analysis/`에 구현한다.
+
+필수 파일:
+
+- `/src/fesa/analysis/analysis.hpp`
+- `/src/fesa/analysis/linear_static_analysis.hpp`
+- `/tests/unit/analysis_flow_template_test.cpp`
+
+필수 interface:
+
+```cpp
+namespace fesa::analysis {
+
+class Analysis {
+public:
+    virtual ~Analysis() = default;
+    void run();
+
+protected:
+    virtual void initialize() {}
+    virtual void build_analysis_model() {}
+    virtual void build_dof_map() {}
+    virtual void build_sparse_pattern() {}
+    virtual void assemble() {}
+    virtual void apply_boundary_conditions() {}
+    virtual void solve() {}
+    virtual void update_state() {}
+    virtual void write_results() {}
+};
+
+class LinearStaticAnalysis : public Analysis {
+public:
+    LinearStaticAnalysis(const model::Domain& domain, core::StepId step_id);
+
+    const AnalysisModel* analysis_model() const;
+    const AnalysisState* state() const;
+
+protected:
+    void build_analysis_model() override;
+    void build_dof_map() override;
+    void update_state() override;
+};
+
+} // namespace fesa::analysis
+```
+
+구현 규칙:
+
+- `Analysis::run()`은 반드시 다음 순서로 hook을 호출한다:
+  `initialize -> build_analysis_model -> build_dof_map -> build_sparse_pattern -> assemble -> apply_boundary_conditions -> solve -> update_state -> write_results`
+- `LinearStaticAnalysis`는 skeleton 단계에서 실제 stiffness assembly나 solve를 하지 않는다.
+- `LinearStaticAnalysis::build_analysis_model()`은 `AnalysisModel`을 생성한다.
+- `LinearStaticAnalysis::build_dof_map()`은 active element connectivity에서 등장한 node에 `ux`, `uy`, `uz`를 정의하고 active BC를 적용한 뒤 equation numbering을 수행한다.
+- `LinearStaticAnalysis::update_state()`는 total DOF count 크기의 `AnalysisState`를 준비한다.
+- MKL, TBB, HDF5 adapter는 만들지 않는다.
+
+## Tests To Write First
+
+- `/tests/unit/analysis_flow_template_test.cpp`
+  - test-only derived `RecordingAnalysis`가 hook 호출 순서를 vector에 기록한다.
+  - `run()` 호출 후 ARCHITECTURE.md 순서와 정확히 일치하는지 확인한다.
+  - 최소 Domain과 Step으로 `LinearStaticAnalysis`를 실행하면 `analysis_model()`과 `state()`가 null이 아니게 되는지 확인한다.
+  - `LinearStaticAnalysis`가 실제 solver 결과를 계산한다고 주장하지 않음을 테스트 이름과 assertion 범위에 반영한다.
+
+RED 확인:
+
+1. 테스트 파일을 먼저 작성한다.
+2. targeted CTest를 실행해 missing `analysis.hpp` 또는 `linear_static_analysis.hpp`로 실패함을 확인한다.
+3. 그 뒤 production headers를 작성한다.
+
+## Acceptance Criteria
+
+```powershell
+python -m unittest discover -s scripts -p "test_*.py"
+python scripts/validate_workspace.py
+ctest --test-dir build/msvc-debug --output-on-failure -C Debug -R analysis_flow_template_test
+```
+
+## 검증 절차
+
+1. 위 AC 커맨드를 실행한다.
+2. 아키텍처 체크리스트를 확인한다:
+   - Analysis::run()이 Template Method 흐름을 고정하는가?
+   - LinearStaticAnalysis가 skeleton 범위를 넘어 solver backend를 구현하지 않는가?
+   - 외부 라이브러리 API가 solver core에 노출되지 않는가?
+3. 결과에 따라 `phases/solver-core-skeleton/index.json`의 step 6을 업데이트한다:
+   - 성공: `"status": "completed"`, `"summary": "Analysis template method and LinearStaticAnalysis skeleton added"`
+   - 3회 수정 시도 후 실패: `"status": "error"`, `"error_message": "구체적 에러 내용"`
+   - 사용자 개입 필요: `"status": "blocked"`, `"blocked_reason": "구체적 사유"` 후 중단
+
+## 금지사항
+
+- 실제 stiffness matrix assembly, linear solve, MKL PARDISO adapter를 구현하지 마라.
+- HDF5 writer를 구현하지 마라.
+- JavaScript/TypeScript/npm fallback을 추가하지 마라.
@@ -0,0 +1,118 @@
+# Step 7: results-containers
+
+## 읽어야 할 파일
+
+먼저 아래 파일들을 읽고 프로젝트의 아키텍처와 이전 step 산출물을 파악하라:
+
+- `/AGENTS.md`
+- `/docs/PRD.md`
+- `/docs/ARCHITECTURE.md`
+- `/docs/ADR.md`
+- `/src/fesa/analysis/analysis_state.hpp`
+- `/src/fesa/analysis/analysis.hpp`
+- `/tests/unit/analysis_flow_template_test.cpp`
+
+이전 step에서 만들어진 AnalysisState와 Analysis flow를 꼼꼼히 읽고, 결과 container가 HDF5 API에 직접 의존하지 않도록 유지하라.
+
+## 작업
+
+HDF5 writer 구현 전 단계의 results data model skeleton을 `/src/fesa/results/`에 구현한다.
+
+필수 파일:
+
+- `/src/fesa/results/results.hpp`
+- `/tests/unit/results_containers_test.cpp`
+
+필수 interface:
+
+```cpp
+namespace fesa::results {
+
+enum class FieldLocation { nodal, element, integration_point };
+
+struct FieldOutput {
+    std::string name;
+    FieldLocation location;
+    std::vector<std::string> components;
+    std::vector<int> entity_ids;
+    std::vector<double> values;
+};
+
+struct HistoryOutput {
+    std::string name;
+    std::vector<double> time;
+    std::vector<double> values;
+};
+
+class ResultFrame {
+public:
+    ResultFrame(int frame_id, double time);
+    int frame_id() const;
+    double time() const;
+    void add_field_output(FieldOutput output);
+    void add_history_output(HistoryOutput output);
+    const std::vector<FieldOutput>& field_outputs() const;
+    const std::vector<HistoryOutput>& history_outputs() const;
+};
+
+class ResultStep {
+public:
+    explicit ResultStep(std::string name);
+    const std::string& name() const;
+    ResultFrame& add_frame(int frame_id, double time);
+    const std::vector<ResultFrame>& frames() const;
+};
+
+} // namespace fesa::results
+```
+
+구현 규칙:
+
+- Result hierarchy는 `ResultStep -> ResultFrame -> FieldOutput/HistoryOutput` 구조를 따른다.
+- Field output은 row identity를 위해 `entity_ids`를 보존한다.
+- Field output values layout은 skeleton 단계에서 row-major flat vector로 둔다.
+- HDF5 file/dataset, schema writer, CSV export는 구현하지 않는다.
+- validation은 크기 consistency만 최소로 확인한다:
+  - `components`가 비어 있으면 `std::invalid_argument`
+  - `entity_ids.size() * components.size() == values.size()`가 아니면 `std::invalid_argument`
+
+## Tests To Write First
+
+- `/tests/unit/results_containers_test.cpp`
+  - ResultStep이 이름과 frame 목록을 보존한다.
+  - ResultFrame이 frame id/time을 보존한다.
+  - nodal displacement FieldOutput을 추가하면 components/entity ids/values가 보존된다.
+  - invalid FieldOutput shape가 `std::invalid_argument`를 던진다.
+  - HistoryOutput이 time/value series를 보존한다.
+
+RED 확인:
+
+1. 테스트 파일을 먼저 작성한다.
+2. targeted CTest를 실행해 missing `results.hpp`로 실패함을 확인한다.
+3. 그 뒤 production header를 작성한다.
+
+## Acceptance Criteria
+
+```powershell
+python -m unittest discover -s scripts -p "test_*.py"
+python scripts/validate_workspace.py
+ctest --test-dir build/msvc-debug --output-on-failure -C Debug -R results_containers_test
+```
+
+## 검증 절차
+
+1. 위 AC 커맨드를 실행한다.
+2. 아키텍처 체크리스트를 확인한다:
+   - Results hierarchy가 ARCHITECTURE.md와 일치하는가?
+   - HDF5 API가 results container에 직접 노출되지 않는가?
+   - reference comparison을 위한 entity row identity가 보존되는가?
+3. 결과에 따라 `phases/solver-core-skeleton/index.json`의 step 7을 업데이트한다:
+   - 성공: `"status": "completed"`, `"summary": "ResultStep, ResultFrame, FieldOutput, and HistoryOutput containers added"`
+   - 3회 수정 시도 후 실패: `"status": "error"`, `"error_message": "구체적 에러 내용"`
+   - 사용자 개입 필요: `"status": "blocked"`, `"blocked_reason": "구체적 사유"` 후 중단
+
+## 금지사항
+
+- HDF5 writer/reader를 구현하지 마라.
+- deterministic CSV export를 구현하지 마라.
+- JavaScript/TypeScript/npm fallback을 추가하지 마라.
@@ -0,0 +1,89 @@
+# Step 8: solver-skeleton-integration-report
+
+## 읽어야 할 파일
+
+먼저 아래 파일들을 읽고 프로젝트의 아키텍처와 이전 step 산출물을 파악하라:
+
+- `/AGENTS.md`
+- `/docs/PRD.md`
+- `/docs/ARCHITECTURE.md`
+- `/docs/ADR.md`
+- `/src/fesa/model/domain.hpp`
+- `/src/fesa/analysis/linear_static_analysis.hpp`
+- `/src/fesa/results/results.hpp`
+- `/tests/unit/results_containers_test.cpp`
+- `/docs/build-test-reports/README.md`
+
+이전 step에서 만들어진 전체 skeleton API를 꼼꼼히 읽고, integration smoke test가 실제 solver 수치해석 완료를 주장하지 않도록 범위를 제한하라.
+
+## 작업
+
+solver skeleton의 주요 class가 함께 컴파일되고 기본 data flow를 구성할 수 있음을 통합 테스트와 build/test report로 남긴다.
+
+필수 파일:
+
+- `/tests/integration/solver_core_skeleton_integration_test.cpp`
+- `/docs/build-test-reports/solver-core-skeleton.md`
+
+통합 테스트 요구사항:
+
+- Domain에 두 개 Node, 하나 Element, Material, Property, AnalysisStep을 구성한다.
+- AnalysisStep에는 최소 하나의 BoundaryCondition과 Load를 추가한다.
+- `LinearStaticAnalysis`를 생성하고 `run()`을 호출한다.
+- `analysis_model()`과 `state()`가 생성되는지 확인한다.
+- `ResultStep`과 `ResultFrame`을 만들고 nodal displacement `FieldOutput`을 추가한다.
+- 이 테스트는 stiffness assembly, linear solve, HDF5 write, reference comparison을 검증하지 않는다.
+
+보고서 요구사항:
+
+- `docs/build-test-reports/solver-core-skeleton.md`에 아래 항목을 기록한다.
+  - phase: solver-core-skeleton
+  - scope: C++ skeleton classes only
+  - commands run
+  - exit code summary
+  - CTest tests added
+  - known limitations
+- known limitations에는 최소한 다음을 명시한다:
+  - 실제 element stiffness/residual/tangent 계산 없음
+  - 실제 linear solver backend 없음
+  - HDF5 writer 없음
+  - Abaqus parser 및 reference comparison 없음
+
+## Tests To Write First
+
+- `/tests/integration/solver_core_skeleton_integration_test.cpp`
+  - 전체 skeleton header를 include한다.
+  - 위 통합 테스트 요구사항을 `main()` assertion으로 검증한다.
+
+RED 확인:
+
+1. 통합 테스트 파일을 먼저 작성한다.
+2. targeted CTest를 실행해 아직 integration test registration 또는 required API 문제로 실패하면 실패 내용을 확인한다.
+3. Step 0의 CMake glob이 `tests/integration/*_test.cpp`를 자동 등록해야 한다. 등록되지 않는다면 현재 step에서 CMake 파일을 수정하지 말고 `blocked`로 표시하고 사용자에게 allowed_paths 확장을 요청한다.
+
+## Acceptance Criteria
+
+```powershell
+python -m unittest discover -s scripts -p "test_*.py"
+python scripts/validate_workspace.py
+ctest --test-dir build/msvc-debug --output-on-failure -C Debug -R solver_core_skeleton_integration_test
+```
+
+## 검증 절차
+
+1. 위 AC 커맨드를 실행한다.
+2. 아키텍처 체크리스트를 확인한다:
+   - Domain -> AnalysisModel -> DofManager/AnalysisState -> Results data flow가 컴파일되는가?
+   - 통합 테스트가 skeleton 범위를 넘어 수치 정확성을 주장하지 않는가?
+   - build/test report가 실제 실행 evidence와 known limitations를 기록하는가?
+3. 결과에 따라 `phases/solver-core-skeleton/index.json`의 step 8을 업데이트한다:
+   - 성공: `"status": "completed"`, `"summary": "Solver skeleton integration test and build/test report added"`
+   - 3회 수정 시도 후 실패: `"status": "error"`, `"error_message": "구체적 에러 내용"`
+   - 사용자 개입 필요: `"status": "blocked"`, `"blocked_reason": "구체적 사유"` 후 중단
+
+## 금지사항
+
+- 실제 FEM stiffness, residual, tangent, material law 계산을 구현하지 마라.
+- Abaqus reference artifact를 생성, 수정, 복원하지 마라.
+- HDF5 writer를 구현하지 마라.
+- JavaScript/TypeScript/npm fallback을 추가하지 마라.
@@ -0,0 +1,45 @@
+import re
+import unittest
+from pathlib import Path
+
+
+ROOT = Path(__file__).resolve().parents[1]
+HEADER_ROOT = ROOT / "src" / "fesa"
+
+
+def _looks_like_function_definition(prefix):
+    if "(" not in prefix or ")" not in prefix:
+        return False
+
+    stripped = prefix.strip()
+    control_prefixes = ("if ", "for ", "while ", "switch ", "catch ")
+    declaration_prefixes = ("namespace ", "class ", "struct ", "enum ")
+    return not stripped.startswith(control_prefixes + declaration_prefixes)
+
+
+class HeaderDeclarationOnlyTests(unittest.TestCase):
+    def test_solver_headers_do_not_contain_function_bodies(self):
+        violations = []
+
+        for header in sorted(HEADER_ROOT.rglob("*.hpp")):
+            candidate = ""
+            for line_number, line in enumerate(header.read_text(encoding="utf-8").splitlines(), start=1):
+                stripped = line.strip()
+                if not stripped:
+                    continue
+
+                candidate = f"{candidate} {stripped}".strip()
+                if "{" in stripped and _looks_like_function_definition(candidate.split("{", 1)[0]):
+                    violations.append(f"{header.relative_to(ROOT)}:{line_number}: function body in header")
+
+                if re.search(r"\([^;{}]*\)\s*=\s*(default|delete)\s*;", stripped):
+                    violations.append(f"{header.relative_to(ROOT)}:{line_number}: function definition in header")
+
+                if stripped.endswith(";") or stripped.endswith("}") or stripped.endswith(":"):
+                    candidate = ""
+
+        self.assertEqual([], violations)
+
+
+if __name__ == "__main__":
+    unittest.main()
@@ -0,0 +1,30 @@
+#include <fesa/analysis/analysis.hpp>
+
+namespace fesa::analysis {
+
+Analysis::~Analysis() = default;
+
+void Analysis::run()
+{
+    initialize();
+    build_analysis_model();
+    build_dof_map();
+    build_sparse_pattern();
+    assemble();
+    apply_boundary_conditions();
+    solve();
+    update_state();
+    write_results();
+}
+
+void Analysis::initialize() {}
+void Analysis::build_analysis_model() {}
+void Analysis::build_dof_map() {}
+void Analysis::build_sparse_pattern() {}
+void Analysis::assemble() {}
+void Analysis::apply_boundary_conditions() {}
+void Analysis::solve() {}
+void Analysis::update_state() {}
+void Analysis::write_results() {}
+
+} // namespace fesa::analysis
@@ -0,0 +1,23 @@
+#pragma once
+
+namespace fesa::analysis {
+
+class Analysis {
+public:
+    virtual ~Analysis();
+
+    void run();
+
+protected:
+    virtual void initialize();
+    virtual void build_analysis_model();
+    virtual void build_dof_map();
+    virtual void build_sparse_pattern();
+    virtual void assemble();
+    virtual void apply_boundary_conditions();
+    virtual void solve();
+    virtual void update_state();
+    virtual void write_results();
+};
+
+} // namespace fesa::analysis
@@ -0,0 +1,60 @@
+#include <fesa/analysis/analysis_model.hpp>
+
+#include <stdexcept>
+
+namespace fesa::analysis {
+
+AnalysisModel::AnalysisModel(const model::Domain& domain, core::StepId step_id)
+    : domain_(domain), step_(domain.find_step(step_id))
+{
+    if (step_ == nullptr) {
+        throw std::invalid_argument("analysis step not found");
+    }
+
+    for (const auto& element : domain_.elements()) {
+        active_elements_.push_back(&element);
+    }
+    for (const auto& boundary_condition : step_->boundary_conditions()) {
+        active_boundary_conditions_.push_back(&boundary_condition);
+    }
+    for (const auto& load : step_->loads()) {
+        active_loads_.push_back(&load);
+    }
+}
+
+const model::Domain& AnalysisModel::domain() const
+{
+    return domain_;
+}
+
+const model::AnalysisStep& AnalysisModel::step() const
+{
+    return *step_;
+}
+
+const std::vector<const model::Element*>& AnalysisModel::active_elements() const
+{
+    return active_elements_;
+}
+
+const std::vector<const model::BoundaryCondition*>& AnalysisModel::active_boundary_conditions() const
+{
+    return active_boundary_conditions_;
+}
+
+const std::vector<const model::Load*>& AnalysisModel::active_loads() const
+{
+    return active_loads_;
+}
+
+const model::Property* AnalysisModel::property_for(const model::Element& element) const
+{
+    return domain_.find_property(element.property_id());
+}
+
+const model::Material* AnalysisModel::material_for(const model::Property& property) const
+{
+    return domain_.find_material(property.material_id());
+}
+
+} // namespace fesa::analysis
@@ -0,0 +1,29 @@
+#pragma once
+
+#include <fesa/model/domain.hpp>
+
+#include <vector>
+
+namespace fesa::analysis {
+
+class AnalysisModel {
+public:
+    AnalysisModel(const model::Domain& domain, core::StepId step_id);
+
+    const model::Domain& domain() const;
+    const model::AnalysisStep& step() const;
+    const std::vector<const model::Element*>& active_elements() const;
+    const std::vector<const model::BoundaryCondition*>& active_boundary_conditions() const;
+    const std::vector<const model::Load*>& active_loads() const;
+    const model::Property* property_for(const model::Element& element) const;
+    const model::Material* material_for(const model::Property& property) const;
+
+private:
+    const model::Domain& domain_;
+    const model::AnalysisStep* step_;
+    std::vector<const model::Element*> active_elements_;
+    std::vector<const model::BoundaryCondition*> active_boundary_conditions_;
+    std::vector<const model::Load*> active_loads_;
+};
+
+} // namespace fesa::analysis
@@ -0,0 +1,124 @@
+#include <fesa/analysis/analysis_state.hpp>
+
+#include <cstddef>
+#include <stdexcept>
+#include <utility>
+
+namespace fesa::analysis {
+
+AnalysisState::AnalysisState(int total_dof_count)
+    : displacement_(vector_of(total_dof_count)),
+      velocity_(vector_of(total_dof_count)),
+      acceleration_(vector_of(total_dof_count)),
+      temperature_(vector_of(total_dof_count)),
+      external_force_(vector_of(total_dof_count)),
+      internal_force_(vector_of(total_dof_count)),
+      residual_(vector_of(total_dof_count))
+{
+}
+
+const std::vector<double>& AnalysisState::displacement() const
+{
+    return displacement_;
+}
+
+const std::vector<double>& AnalysisState::velocity() const
+{
+    return velocity_;
+}
+
+const std::vector<double>& AnalysisState::acceleration() const
+{
+    return acceleration_;
+}
+
+const std::vector<double>& AnalysisState::temperature() const
+{
+    return temperature_;
+}
+
+const std::vector<double>& AnalysisState::external_force() const
+{
+    return external_force_;
+}
+
+const std::vector<double>& AnalysisState::internal_force() const
+{
+    return internal_force_;
+}
+
+const std::vector<double>& AnalysisState::residual() const
+{
+    return residual_;
+}
+
+void AnalysisState::set_displacement(std::vector<double> values)
+{
+    assign_same_size(displacement_, std::move(values));
+}
+
+void AnalysisState::set_external_force(std::vector<double> values)
+{
+    assign_same_size(external_force_, std::move(values));
+}
+
+void AnalysisState::set_internal_force(std::vector<double> values)
+{
+    assign_same_size(internal_force_, std::move(values));
+}
+
+void AnalysisState::update_residual()
+{
+    for (std::size_t index = 0; index < residual_.size(); ++index) {
+        residual_[index] = external_force_[index] - internal_force_[index];
+    }
+}
+
+IterationState& AnalysisState::iteration_state()
+{
+    return iteration_state_;
+}
+
+const IterationState& AnalysisState::iteration_state() const
+{
+    return iteration_state_;
+}
+
+void AnalysisState::set_element_state(core::ElementId element_id, std::vector<double> state)
+{
+    for (auto& entry : element_states_) {
+        if (entry.first.value == element_id.value) {
+            entry.second = std::move(state);
+            return;
+        }
+    }
+    element_states_.push_back({element_id, std::move(state)});
+}
+
+const std::vector<double>* AnalysisState::element_state(core::ElementId element_id) const
+{
+    for (const auto& entry : element_states_) {
+        if (entry.first.value == element_id.value) {
+            return &entry.second;
+        }
+    }
+    return nullptr;
+}
+
+std::vector<double> AnalysisState::vector_of(int size)
+{
+    if (size < 0) {
+        throw std::invalid_argument("negative dof count");
+    }
+    return std::vector<double>(static_cast<std::size_t>(size), 0.0);
+}
+
+void AnalysisState::assign_same_size(std::vector<double>& target, std::vector<double> values)
+{
+    if (target.size() != values.size()) {
+        throw std::invalid_argument("vector size mismatch");
+    }
+    target = std::move(values);
+}
+
+} // namespace fesa::analysis
@@ -0,0 +1,53 @@
+#pragma once
+
+#include <fesa/core/ids.hpp>
+
+#include <vector>
+
+namespace fesa::analysis {
+
+struct IterationState {
+    double time = 0.0;
+    int increment = 0;
+    int iteration = 0;
+};
+
+class AnalysisState {
+public:
+    explicit AnalysisState(int total_dof_count);
+
+    const std::vector<double>& displacement() const;
+    const std::vector<double>& velocity() const;
+    const std::vector<double>& acceleration() const;
+    const std::vector<double>& temperature() const;
+    const std::vector<double>& external_force() const;
+    const std::vector<double>& internal_force() const;
+    const std::vector<double>& residual() const;
+
+    void set_displacement(std::vector<double> values);
+    void set_external_force(std::vector<double> values);
+    void set_internal_force(std::vector<double> values);
+    void update_residual();
+
+    IterationState& iteration_state();
+    const IterationState& iteration_state() const;
+
+    void set_element_state(core::ElementId element_id, std::vector<double> state);
+    const std::vector<double>* element_state(core::ElementId element_id) const;
+
+private:
+    static std::vector<double> vector_of(int size);
+    static void assign_same_size(std::vector<double>& target, std::vector<double> values);
+
+    std::vector<double> displacement_;
+    std::vector<double> velocity_;
+    std::vector<double> acceleration_;
+    std::vector<double> temperature_;
+    std::vector<double> external_force_;
+    std::vector<double> internal_force_;
+    std::vector<double> residual_;
+    IterationState iteration_state_;
+    std::vector<std::pair<core::ElementId, std::vector<double>>> element_states_;
+};
+
+} // namespace fesa::analysis
@@ -0,0 +1,48 @@
+#include <fesa/analysis/linear_static_analysis.hpp>
+
+namespace fesa::analysis {
+
+LinearStaticAnalysis::LinearStaticAnalysis(const model::Domain& domain, core::StepId step_id)
+    : domain_(domain), step_id_(step_id)
+{
+}
+
+const AnalysisModel* LinearStaticAnalysis::analysis_model() const
+{
+    return analysis_model_.get();
+}
+
+const AnalysisState* LinearStaticAnalysis::state() const
+{
+    return state_.get();
+}
+
+void LinearStaticAnalysis::build_analysis_model()
+{
+    analysis_model_ = std::make_unique<AnalysisModel>(domain_, step_id_);
+}
+
+void LinearStaticAnalysis::build_dof_map()
+{
+    dof_manager_ = std::make_unique<fem::DofManager>();
+    for (const auto* element : analysis_model_->active_elements()) {
+        for (const auto node_id : element->node_ids()) {
+            dof_manager_->define_node_dofs(node_id, {
+                model::DofComponent::ux,
+                model::DofComponent::uy,
+                model::DofComponent::uz
+            });
+        }
+    }
+    for (const auto* boundary_condition : analysis_model_->active_boundary_conditions()) {
+        dof_manager_->apply_boundary_condition(*boundary_condition);
+    }
+    dof_manager_->number_equations();
+}
+
+void LinearStaticAnalysis::update_state()
+{
+    state_ = std::make_unique<AnalysisState>(dof_manager_->total_dof_count());
+}
+
+} // namespace fesa::analysis
@@ -0,0 +1,32 @@
+#pragma once
+
+#include <fesa/analysis/analysis.hpp>
+#include <fesa/analysis/analysis_model.hpp>
+#include <fesa/analysis/analysis_state.hpp>
+#include <fesa/fem/dof_manager.hpp>
+
+#include <memory>
+
+namespace fesa::analysis {
+
+class LinearStaticAnalysis : public Analysis {
+public:
+    LinearStaticAnalysis(const model::Domain& domain, core::StepId step_id);
+
+    const AnalysisModel* analysis_model() const;
+    const AnalysisState* state() const;
+
+protected:
+    void build_analysis_model() override;
+    void build_dof_map() override;
+    void update_state() override;
+
+private:
+    const model::Domain& domain_;
+    core::StepId step_id_;
+    std::unique_ptr<AnalysisModel> analysis_model_;
+    std::unique_ptr<fem::DofManager> dof_manager_;
+    std::unique_ptr<AnalysisState> state_;
+};
+
+} // namespace fesa::analysis
@@ -0,0 +1,19 @@
+#pragma once
+
+#include <string>
+
+namespace fesa::core {
+
+enum class Severity {
+    info,
+    warning,
+    error
+};
+
+struct Diagnostic {
+    Severity severity;
+    std::string code;
+    std::string message;
+};
+
+} // namespace fesa::core
@@ -0,0 +1,25 @@
+#pragma once
+
+namespace fesa::core {
+
+struct NodeId {
+    int value;
+};
+
+struct ElementId {
+    int value;
+};
+
+struct MaterialId {
+    int value;
+};
+
+struct PropertyId {
+    int value;
+};
+
+struct StepId {
+    int value;
+};
+
+} // namespace fesa::core
@@ -0,0 +1,34 @@
+#include <fesa/core/status.hpp>
+
+#include <utility>
+
+namespace fesa::core {
+
+Status Status::ok()
+{
+    return Status{};
+}
+
+Status Status::failure(Diagnostic diagnostic)
+{
+    Status status;
+    status.add(std::move(diagnostic));
+    return status;
+}
+
+bool Status::is_ok() const
+{
+    return diagnostics_.empty();
+}
+
+const std::vector<Diagnostic>& Status::diagnostics() const
+{
+    return diagnostics_;
+}
+
+void Status::add(Diagnostic diagnostic)
+{
+    diagnostics_.push_back(std::move(diagnostic));
+}
+
+} // namespace fesa::core
@@ -0,0 +1,22 @@
+#pragma once
+
+#include <fesa/core/diagnostic.hpp>
+
+#include <vector>
+
+namespace fesa::core {
+
+class Status {
+public:
+    static Status ok();
+    static Status failure(Diagnostic diagnostic);
+
+    bool is_ok() const;
+    const std::vector<Diagnostic>& diagnostics() const;
+    void add(Diagnostic diagnostic);
+
+private:
+    std::vector<Diagnostic> diagnostics_;
+};
+
+} // namespace fesa::core
@@ -0,0 +1,10 @@
+#include <fesa/fem/dof_key.hpp>
+
+namespace fesa::fem {
+
+bool operator==(const DofKey& lhs, const DofKey& rhs)
+{
+    return lhs.node_id.value == rhs.node_id.value && lhs.component == rhs.component;
+}
+
+} // namespace fesa::fem
@@ -0,0 +1,15 @@
+#pragma once
+
+#include <fesa/core/ids.hpp>
+#include <fesa/model/boundary_condition.hpp>
+
+namespace fesa::fem {
+
+struct DofKey {
+    core::NodeId node_id;
+    model::DofComponent component;
+};
+
+bool operator==(const DofKey& lhs, const DofKey& rhs);
+
+} // namespace fesa::fem
@@ -0,0 +1,133 @@
+#include <fesa/fem/dof_manager.hpp>
+
+#include <algorithm>
+#include <cstddef>
+#include <stdexcept>
+
+namespace fesa::fem {
+
+void DofManager::define_node_dofs(core::NodeId node_id, std::vector<model::DofComponent> components)
+{
+    for (const auto component : components) {
+        DofKey key{node_id, component};
+        if (find_record(key) == records_.end()) {
+            records_.push_back({key});
+        }
+    }
+}
+
+void DofManager::apply_boundary_condition(const model::BoundaryCondition& bc)
+{
+    auto record = find_record({bc.node_id(), bc.component()});
+    if (record == records_.end()) {
+        throw std::invalid_argument("boundary condition references undefined dof");
+    }
+    record->constrained = true;
+}
+
+void DofManager::number_equations()
+{
+    std::sort(records_.begin(), records_.end(), [](const Record& lhs, const Record& rhs) {
+        if (lhs.key.node_id.value != rhs.key.node_id.value) {
+            return lhs.key.node_id.value < rhs.key.node_id.value;
+        }
+        return static_cast<int>(lhs.key.component) < static_cast<int>(rhs.key.component);
+    });
+
+    int free_id = 0;
+    for (int equation_id = 0; equation_id < static_cast<int>(records_.size()); ++equation_id) {
+        records_[equation_id].equation_id = equation_id;
+        if (records_[equation_id].constrained) {
+            records_[equation_id].free_equation_id = std::nullopt;
+        } else {
+            records_[equation_id].free_equation_id = free_id++;
+        }
+    }
+
+    sparse_pattern_.clear();
+    for (int row = 0; row < free_id; ++row) {
+        for (int column = 0; column < free_id; ++column) {
+            sparse_pattern_.push_back({row, column});
+        }
+    }
+}
+
+int DofManager::total_dof_count() const
+{
+    return static_cast<int>(records_.size());
+}
+
+int DofManager::free_dof_count() const
+{
+    return static_cast<int>(
+        std::count_if(records_.begin(), records_.end(), [](const Record& record) {
+            return !record.constrained;
+        })
+    );
+}
+
+int DofManager::constrained_dof_count() const
+{
+    return total_dof_count() - free_dof_count();
+}
+
+bool DofManager::is_constrained(DofKey key) const
+{
+    return require_record(key).constrained;
+}
+
+int DofManager::equation_id(DofKey key) const
+{
+    return require_record(key).equation_id;
+}
+
+std::optional<int> DofManager::free_equation_id(DofKey key) const
+{
+    return require_record(key).free_equation_id;
+}
+
+std::vector<double> DofManager::expand_free_vector(const std::vector<double>& free_values) const
+{
+    if (free_values.size() != static_cast<std::size_t>(free_dof_count())) {
+        throw std::invalid_argument("free vector size does not match dof manager");
+    }
+
+    std::vector<double> full(records_.size(), 0.0);
+    for (const auto& record : records_) {
+        if (record.free_equation_id.has_value()) {
+            full[static_cast<std::size_t>(record.equation_id)] =
+                free_values[static_cast<std::size_t>(*record.free_equation_id)];
+        }
+    }
+    return full;
+}
+
+const std::vector<std::pair<int, int>>& DofManager::sparse_pattern() const
+{
+    return sparse_pattern_;
+}
+
+std::vector<DofManager::Record>::iterator DofManager::find_record(DofKey key)
+{
+    return std::find_if(records_.begin(), records_.end(), [key](const Record& record) {
+        return record.key == key;
+    });
+}
+
+std::vector<DofManager::Record>::const_iterator DofManager::find_record(DofKey key) const
+{
+    return std::find_if(records_.begin(), records_.end(), [key](const Record& record) {
+        return record.key == key;
+    });
+}
+
+const DofManager::Record& DofManager::require_record(DofKey key) const
+{
+    const auto record = find_record(key);
+    if (record == records_.end()) {
+        throw std::invalid_argument("dof is not defined");
+    }
+    return *record;
+}
+
+} // namespace fesa::fem
@@ -0,0 +1,42 @@
+#pragma once
+
+#include <fesa/fem/dof_key.hpp>
+
+#include <optional>
+#include <utility>
+#include <vector>
+
+namespace fesa::fem {
+
+class DofManager {
+public:
+    void define_node_dofs(core::NodeId node_id, std::vector<model::DofComponent> components);
+    void apply_boundary_condition(const model::BoundaryCondition& bc);
+    void number_equations();
+
+    int total_dof_count() const;
+    int free_dof_count() const;
+    int constrained_dof_count() const;
+    bool is_constrained(DofKey key) const;
+    int equation_id(DofKey key) const;
+    std::optional<int> free_equation_id(DofKey key) const;
+    std::vector<double> expand_free_vector(const std::vector<double>& free_values) const;
+    const std::vector<std::pair<int, int>>& sparse_pattern() const;
+
+private:
+    struct Record {
+        DofKey key;
+        bool constrained = false;
+        int equation_id = -1;
+        std::optional<int> free_equation_id;
+    };
+
+    std::vector<Record>::iterator find_record(DofKey key);
+    std::vector<Record>::const_iterator find_record(DofKey key) const;
+    const Record& require_record(DofKey key) const;
+
+    std::vector<Record> records_;
+    std::vector<std::pair<int, int>> sparse_pattern_;
+};
+
+} // namespace fesa::fem
@@ -0,0 +1,42 @@
+#include <fesa/model/analysis_step.hpp>
+
+#include <utility>
+
+namespace fesa::model {
+
+AnalysisStep::AnalysisStep(core::StepId id, std::string name)
+    : id_(id), name_(std::move(name))
+{
+}
+
+core::StepId AnalysisStep::id() const
+{
+    return id_;
+}
+
+const std::string& AnalysisStep::name() const
+{
+    return name_;
+}
+
+void AnalysisStep::add_boundary_condition(BoundaryCondition bc)
+{
+    boundary_conditions_.push_back(std::move(bc));
+}
+
+void AnalysisStep::add_load(Load load)
+{
+    loads_.push_back(std::move(load));
+}
+
+const std::vector<BoundaryCondition>& AnalysisStep::boundary_conditions() const
+{
+    return boundary_conditions_;
+}
+
+const std::vector<Load>& AnalysisStep::loads() const
+{
+    return loads_;
+}
+
+} // namespace fesa::model
@@ -0,0 +1,29 @@
+#pragma once
+
+#include <fesa/model/boundary_condition.hpp>
+#include <fesa/model/load.hpp>
+
+#include <string>
+#include <vector>
+
+namespace fesa::model {
+
+class AnalysisStep {
+public:
+    AnalysisStep(core::StepId id, std::string name);
+
+    core::StepId id() const;
+    const std::string& name() const;
+    void add_boundary_condition(BoundaryCondition bc);
+    void add_load(Load load);
+    const std::vector<BoundaryCondition>& boundary_conditions() const;
+    const std::vector<Load>& loads() const;
+
+private:
+    core::StepId id_;
+    std::string name_;
+    std::vector<BoundaryCondition> boundary_conditions_;
+    std::vector<Load> loads_;
+};
+
+} // namespace fesa::model
@@ -0,0 +1,25 @@
+#include <fesa/model/boundary_condition.hpp>
+
+namespace fesa::model {
+
+BoundaryCondition::BoundaryCondition(core::NodeId node_id, DofComponent component, double value)
+    : node_id_(node_id), component_(component), value_(value)
+{
+}
+
+core::NodeId BoundaryCondition::node_id() const
+{
+    return node_id_;
+}
+
+DofComponent BoundaryCondition::component() const
+{
+    return component_;
+}
+
+double BoundaryCondition::value() const
+{
+    return value_;
+}
+
+} // namespace fesa::model
@@ -0,0 +1,31 @@
+#pragma once
+
+#include <fesa/core/ids.hpp>
+
+namespace fesa::model {
+
+enum class DofComponent {
+    ux,
+    uy,
+    uz,
+    rx,
+    ry,
+    rz,
+    temperature
+};
+
+class BoundaryCondition {
+public:
+    BoundaryCondition(core::NodeId node_id, DofComponent component, double value);
+
+    core::NodeId node_id() const;
+    DofComponent component() const;
+    double value() const;
+
+private:
+    core::NodeId node_id_;
+    DofComponent component_;
+    double value_;
+};
+
+} // namespace fesa::model
@@ -0,0 +1,107 @@
+#include <fesa/model/domain.hpp>
+
+#include <utility>
+
+namespace fesa::model {
+
+void Domain::add_node(Node node)
+{
+    nodes_.push_back(std::move(node));
+}
+
+void Domain::add_element(Element element)
+{
+    elements_.push_back(std::move(element));
+}
+
+void Domain::add_material(Material material)
+{
+    materials_.push_back(std::move(material));
+}
+
+void Domain::add_property(Property property)
+{
+    properties_.push_back(std::move(property));
+}
+
+void Domain::add_step(AnalysisStep step)
+{
+    steps_.push_back(std::move(step));
+}
+
+const std::vector<Node>& Domain::nodes() const
+{
+    return nodes_;
+}
+
+const std::vector<Element>& Domain::elements() const
+{
+    return elements_;
+}
+
+const std::vector<Material>& Domain::materials() const
+{
+    return materials_;
+}
+
+const std::vector<Property>& Domain::properties() const
+{
+    return properties_;
+}
+
+const std::vector<AnalysisStep>& Domain::steps() const
+{
+    return steps_;
+}
+
+const Node* Domain::find_node(core::NodeId id) const
+{
+    for (const auto& node : nodes_) {
+        if (node.id().value == id.value) {
+            return &node;
+        }
+    }
+    return nullptr;
+}
+
+const Element* Domain::find_element(core::ElementId id) const
+{
+    for (const auto& element : elements_) {
+        if (element.id().value == id.value) {
+            return &element;
+        }
+    }
+    return nullptr;
+}
+
+const Material* Domain::find_material(core::MaterialId id) const
+{
+    for (const auto& material : materials_) {
+        if (material.id().value == id.value) {
+            return &material;
+        }
+    }
+    return nullptr;
+}
+
+const Property* Domain::find_property(core::PropertyId id) const
+{
+    for (const auto& property : properties_) {
+        if (property.id().value == id.value) {
+            return &property;
+        }
+    }
+    return nullptr;
+}
+
+const AnalysisStep* Domain::find_step(core::StepId id) const
+{
+    for (const auto& step : steps_) {
+        if (step.id().value == id.value) {
+            return &step;
+        }
+    }
+    return nullptr;
+}
+
+} // namespace fesa::model
@@ -0,0 +1,41 @@
+#pragma once
+
+#include <fesa/model/analysis_step.hpp>
+#include <fesa/model/element.hpp>
+#include <fesa/model/material.hpp>
+#include <fesa/model/node.hpp>
+#include <fesa/model/property.hpp>
+
+#include <vector>
+
+namespace fesa::model {
+
+class Domain {
+public:
+    void add_node(Node node);
+    void add_element(Element element);
+    void add_material(Material material);
+    void add_property(Property property);
+    void add_step(AnalysisStep step);
+
+    const std::vector<Node>& nodes() const;
+    const std::vector<Element>& elements() const;
+    const std::vector<Material>& materials() const;
+    const std::vector<Property>& properties() const;
+    const std::vector<AnalysisStep>& steps() const;
+
+    const Node* find_node(core::NodeId id) const;
+    const Element* find_element(core::ElementId id) const;
+    const Material* find_material(core::MaterialId id) const;
+    const Property* find_property(core::PropertyId id) const;
+    const AnalysisStep* find_step(core::StepId id) const;
+
+private:
+    std::vector<Node> nodes_;
+    std::vector<Element> elements_;
+    std::vector<Material> materials_;
+    std::vector<Property> properties_;
+    std::vector<AnalysisStep> steps_;
+};
+
+} // namespace fesa::model
@@ -0,0 +1,38 @@
+#include <fesa/model/element.hpp>
+
+#include <utility>
+
+namespace fesa::model {
+
+Element::Element(core::ElementId id,
+                 ElementTopology topology,
+                 std::vector<core::NodeId> node_ids,
+                 core::PropertyId property_id)
+    : id_(id),
+      topology_(topology),
+      node_ids_(std::move(node_ids)),
+      property_id_(property_id)
+{
+}
+
+core::ElementId Element::id() const
+{
+    return id_;
+}
+
+ElementTopology Element::topology() const
+{
+    return topology_;
+}
+
+const std::vector<core::NodeId>& Element::node_ids() const
+{
+    return node_ids_;
+}
+
+core::PropertyId Element::property_id() const
+{
+    return property_id_;
+}
+
+} // namespace fesa::model
@@ -0,0 +1,34 @@
+#pragma once
+
+#include <fesa/core/ids.hpp>
+
+#include <vector>
+
+namespace fesa::model {
+
+enum class ElementTopology {
+    truss2,
+    bar2,
+    unknown
+};
+
+class Element {
+public:
+    Element(core::ElementId id,
+            ElementTopology topology,
+            std::vector<core::NodeId> node_ids,
+            core::PropertyId property_id);
+
+    core::ElementId id() const;
+    ElementTopology topology() const;
+    const std::vector<core::NodeId>& node_ids() const;
+    core::PropertyId property_id() const;
+
+private:
+    core::ElementId id_;
+    ElementTopology topology_;
+    std::vector<core::NodeId> node_ids_;
+    core::PropertyId property_id_;
+};
+
+} // namespace fesa::model
@@ -0,0 +1,25 @@
+#include <fesa/model/load.hpp>
+
+namespace fesa::model {
+
+Load::Load(core::NodeId node_id, DofComponent component, double value)
+    : node_id_(node_id), component_(component), value_(value)
+{
+}
+
+core::NodeId Load::node_id() const
+{
+    return node_id_;
+}
+
+DofComponent Load::component() const
+{
+    return component_;
+}
+
+double Load::value() const
+{
+    return value_;
+}
+
+} // namespace fesa::model
@@ -0,0 +1,21 @@
+#pragma once
+
+#include <fesa/model/boundary_condition.hpp>
+
+namespace fesa::model {
+
+class Load {
+public:
+    Load(core::NodeId node_id, DofComponent component, double value);
+
+    core::NodeId node_id() const;
+    DofComponent component() const;
+    double value() const;
+
+private:
+    core::NodeId node_id_;
+    DofComponent component_;
+    double value_;
+};
+
+} // namespace fesa::model
@@ -0,0 +1,22 @@
+#include <fesa/model/material.hpp>
+
+#include <utility>
+
+namespace fesa::model {
+
+Material::Material(core::MaterialId id, std::string name)
+    : id_(id), name_(std::move(name))
+{
+}
+
+core::MaterialId Material::id() const
+{
+    return id_;
+}
+
+const std::string& Material::name() const
+{
+    return name_;
+}
+
+} // namespace fesa::model
@@ -0,0 +1,21 @@
+#pragma once
+
+#include <fesa/core/ids.hpp>
+
+#include <string>
+
+namespace fesa::model {
+
+class Material {
+public:
+    Material(core::MaterialId id, std::string name);
+
+    core::MaterialId id() const;
+    const std::string& name() const;
+
+private:
+    core::MaterialId id_;
+    std::string name_;
+};
+
+} // namespace fesa::model
@@ -0,0 +1,20 @@
+#include <fesa/model/node.hpp>
+
+namespace fesa::model {
+
+Node::Node(core::NodeId id, std::array<double, 3> coordinates)
+    : id_(id), coordinates_(coordinates)
+{
+}
+
+core::NodeId Node::id() const
+{
+    return id_;
+}
+
+const std::array<double, 3>& Node::coordinates() const
+{
+    return coordinates_;
+}
+
+} // namespace fesa::model
@@ -0,0 +1,21 @@
+#pragma once
+
+#include <fesa/core/ids.hpp>
+
+#include <array>
+
+namespace fesa::model {
+
+class Node {
+public:
+    Node(core::NodeId id, std::array<double, 3> coordinates);
+
+    core::NodeId id() const;
+    const std::array<double, 3>& coordinates() const;
+
+private:
+    core::NodeId id_;
+    std::array<double, 3> coordinates_;
+};
+
+} // namespace fesa::model
@@ -0,0 +1,27 @@
+#include <fesa/model/property.hpp>
+
+#include <utility>
+
+namespace fesa::model {
+
+Property::Property(core::PropertyId id, std::string name, core::MaterialId material_id)
+    : id_(id), name_(std::move(name)), material_id_(material_id)
+{
+}
+
+core::PropertyId Property::id() const
+{
+    return id_;
+}
+
+const std::string& Property::name() const
+{
+    return name_;
+}
+
+core::MaterialId Property::material_id() const
+{
+    return material_id_;
+}
+
+} // namespace fesa::model
@@ -0,0 +1,23 @@
+#pragma once
+
+#include <fesa/core/ids.hpp>
+
+#include <string>
+
+namespace fesa::model {
+
+class Property {
+public:
+    Property(core::PropertyId id, std::string name, core::MaterialId material_id);
+
+    core::PropertyId id() const;
+    const std::string& name() const;
+    core::MaterialId material_id() const;
+
+private:
+    core::PropertyId id_;
+    std::string name_;
+    core::MaterialId material_id_;
+};
+
+} // namespace fesa::model
@@ -0,0 +1,70 @@
+#include <fesa/results/results.hpp>
+
+#include <stdexcept>
+#include <utility>
+
+namespace fesa::results {
+
+ResultFrame::ResultFrame(int frame_id, double time)
+    : frame_id_(frame_id), time_(time)
+{
+}
+
+int ResultFrame::frame_id() const
+{
+    return frame_id_;
+}
+
+double ResultFrame::time() const
+{
+    return time_;
+}
+
+void ResultFrame::add_field_output(FieldOutput output)
+{
+    if (output.components.empty()) {
+        throw std::invalid_argument("field output must have components");
+    }
+    if (output.entity_ids.size() * output.components.size() != output.values.size()) {
+        throw std::invalid_argument("field output values do not match row shape");
+    }
+    field_outputs_.push_back(std::move(output));
+}
+
+void ResultFrame::add_history_output(HistoryOutput output)
+{
+    history_outputs_.push_back(std::move(output));
+}
+
+const std::vector<FieldOutput>& ResultFrame::field_outputs() const
+{
+    return field_outputs_;
+}
+
+const std::vector<HistoryOutput>& ResultFrame::history_outputs() const
+{
+    return history_outputs_;
+}
+
+ResultStep::ResultStep(std::string name)
+    : name_(std::move(name))
+{
+}
+
+const std::string& ResultStep::name() const
+{
+    return name_;
+}
+
+ResultFrame& ResultStep::add_frame(int frame_id, double time)
+{
+    frames_.push_back(ResultFrame{frame_id, time});
+    return frames_.back();
+}
+
+const std::vector<ResultFrame>& ResultStep::frames() const
+{
+    return frames_;
+}
+
+} // namespace fesa::results
@@ -0,0 +1,59 @@
+#pragma once
+
+#include <string>
+#include <vector>
+
+namespace fesa::results {
+
+enum class FieldLocation {
+    nodal,
+    element,
+    integration_point
+};
+
+struct FieldOutput {
+    std::string name;
+    FieldLocation location;
+    std::vector<std::string> components;
+    std::vector<int> entity_ids;
+    std::vector<double> values;
+};
+
+struct HistoryOutput {
+    std::string name;
+    std::vector<double> time;
+    std::vector<double> values;
+};
+
+class ResultFrame {
+public:
+    ResultFrame(int frame_id, double time);
+
+    int frame_id() const;
+    double time() const;
+    void add_field_output(FieldOutput output);
+    void add_history_output(HistoryOutput output);
+    const std::vector<FieldOutput>& field_outputs() const;
+    const std::vector<HistoryOutput>& history_outputs() const;
+
+private:
+    int frame_id_;
+    double time_;
+    std::vector<FieldOutput> field_outputs_;
+    std::vector<HistoryOutput> history_outputs_;
+};
+
+class ResultStep {
+public:
+    explicit ResultStep(std::string name);
+
+    const std::string& name() const;
+    ResultFrame& add_frame(int frame_id, double time);
+    const std::vector<ResultFrame>& frames() const;
+
+private:
+    std::string name_;
+    std::vector<ResultFrame> frames_;
+};
+
+} // namespace fesa::results
@@ -0,0 +1,2 @@
+add_subdirectory(unit)
+add_subdirectory(integration)
@@ -0,0 +1,8 @@
+file(GLOB FESA_INTEGRATION_TEST_SOURCES CONFIGURE_DEPENDS "${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/*_test.cpp")
+
+foreach(test_source IN LISTS FESA_INTEGRATION_TEST_SOURCES)
+    get_filename_component(test_name "${test_source}" NAME_WE)
+    add_executable("${test_name}" "${test_source}")
+    target_link_libraries("${test_name}" PRIVATE fesa_core)
+    add_test(NAME "${test_name}" COMMAND "${test_name}")
+endforeach()
@@ -0,0 +1,64 @@
+#include <fesa/analysis/linear_static_analysis.hpp>
+#include <fesa/results/results.hpp>
+
+namespace {
+
+int fail()
+{
+    return 1;
+}
+
+fesa::model::Domain make_domain()
+{
+    fesa::model::Domain domain;
+    domain.add_node({fesa::core::NodeId{1}, {0.0, 0.0, 0.0}});
+    domain.add_node({fesa::core::NodeId{2}, {1.0, 0.0, 0.0}});
+    domain.add_material({fesa::core::MaterialId{3}, "steel"});
+    domain.add_property({fesa::core::PropertyId{4}, "bar", fesa::core::MaterialId{3}});
+    domain.add_element({
+        fesa::core::ElementId{5},
+        fesa::model::ElementTopology::truss2,
+        {fesa::core::NodeId{1}, fesa::core::NodeId{2}},
+        fesa::core::PropertyId{4}
+    });
+    fesa::model::AnalysisStep step{fesa::core::StepId{6}, "static-step"};
+    step.add_boundary_condition({fesa::core::NodeId{1}, fesa::model::DofComponent::ux, 0.0});
+    step.add_load({fesa::core::NodeId{2}, fesa::model::DofComponent::ux, 10.0});
+    domain.add_step(step);
+    return domain;
+}
+
+} // namespace
+
+int main()
+{
+    const auto domain = make_domain();
+    fesa::analysis::LinearStaticAnalysis analysis{domain, fesa::core::StepId{6}};
+    analysis.run();
+
+    if (analysis.analysis_model() == nullptr || analysis.state() == nullptr) {
+        return fail();
+    }
+    if (analysis.analysis_model()->active_elements().size() != 1 ||
+        analysis.analysis_model()->active_boundary_conditions().size() != 1 ||
+        analysis.analysis_model()->active_loads().size() != 1) {
+        return fail();
+    }
+
+    fesa::results::ResultStep result_step{"static-step"};
+    auto& frame = result_step.add_frame(0, 0.0);
+    frame.add_field_output({
+        "U",
+        fesa::results::FieldLocation::nodal,
+        {"ux", "uy", "uz"},
+        {1, 2},
+        {0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0}
+    });
+
+    if (result_step.frames().size() != 1 ||
+        result_step.frames()[0].field_outputs().size() != 1) {
+        return fail();
+    }
+
+    return 0;
+}
@@ -0,0 +1,8 @@
+file(GLOB FESA_UNIT_TEST_SOURCES CONFIGURE_DEPENDS "${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/*_test.cpp")
+
+foreach(test_source IN LISTS FESA_UNIT_TEST_SOURCES)
+    get_filename_component(test_name "${test_source}" NAME_WE)
+    add_executable("${test_name}" "${test_source}")
+    target_link_libraries("${test_name}" PRIVATE fesa_core)
+    add_test(NAME "${test_name}" COMMAND "${test_name}")
+endforeach()
@@ -0,0 +1,37 @@
+#include <fesa/analysis/linear_static_analysis.hpp>
+
+namespace {
+
+fesa::model::Domain make_domain()
+{
+    fesa::model::Domain domain;
+    domain.add_node({fesa::core::NodeId{1}, {0.0, 0.0, 0.0}});
+    domain.add_node({fesa::core::NodeId{2}, {1.0, 0.0, 0.0}});
+    domain.add_material({fesa::core::MaterialId{3}, "steel"});
+    domain.add_property({fesa::core::PropertyId{4}, "bar", fesa::core::MaterialId{3}});
+    domain.add_element({
+        fesa::core::ElementId{5},
+        fesa::model::ElementTopology::truss2,
+        {fesa::core::NodeId{1}, fesa::core::NodeId{2}},
+        fesa::core::PropertyId{4}
+    });
+    fesa::model::AnalysisStep step{fesa::core::StepId{6}, "static"};
+    step.add_boundary_condition({fesa::core::NodeId{1}, fesa::model::DofComponent::ux, 0.0});
+    step.add_load({fesa::core::NodeId{2}, fesa::model::DofComponent::ux, 10.0});
+    domain.add_step(step);
+    return domain;
+}
+
+} // namespace
+
+int main()
+{
+    const auto domain = make_domain();
+    fesa::analysis::LinearStaticAnalysis analysis{domain, fesa::core::StepId{6}};
+    analysis.run();
+
+    if (analysis.analysis_model() == nullptr || analysis.state() == nullptr) {
+        return 1;
+    }
+    return analysis.state()->displacement().size() == 6 ? 0 : 1;
+}
@@ -0,0 +1,44 @@
+#include <fesa/analysis/analysis.hpp>
+
+#include <string>
+#include <vector>
+
+class RecordingAnalysis : public fesa::analysis::Analysis {
+public:
+    const std::vector<std::string>& calls() const
+    {
+        return calls_;
+    }
+
+protected:
+    void initialize() override { calls_.push_back("initialize"); }
+    void build_analysis_model() override { calls_.push_back("build_analysis_model"); }
+    void build_dof_map() override { calls_.push_back("build_dof_map"); }
+    void build_sparse_pattern() override { calls_.push_back("build_sparse_pattern"); }
+    void assemble() override { calls_.push_back("assemble"); }
+    void apply_boundary_conditions() override { calls_.push_back("apply_boundary_conditions"); }
+    void solve() override { calls_.push_back("solve"); }
+    void update_state() override { calls_.push_back("update_state"); }
+    void write_results() override { calls_.push_back("write_results"); }
+
+private:
+    std::vector<std::string> calls_;
+};
+
+int main()
+{
+    RecordingAnalysis analysis;
+    analysis.run();
+    const std::vector<std::string> expected{
+        "initialize",
+        "build_analysis_model",
+        "build_dof_map",
+        "build_sparse_pattern",
+        "assemble",
+        "apply_boundary_conditions",
+        "solve",
+        "update_state",
+        "write_results"
+    };
+    return analysis.calls() == expected ? 0 : 1;
+}
@@ -0,0 +1,73 @@
+#include <fesa/analysis/analysis_model.hpp>
+
+#include <stdexcept>
+
+namespace {
+
+fesa::model::Domain make_domain()
+{
+    fesa::model::Domain domain;
+    domain.add_node({fesa::core::NodeId{1}, {0.0, 0.0, 0.0}});
+    domain.add_node({fesa::core::NodeId{2}, {1.0, 0.0, 0.0}});
+    domain.add_material({fesa::core::MaterialId{3}, "steel"});
+    domain.add_property({fesa::core::PropertyId{4}, "bar", fesa::core::MaterialId{3}});
+    domain.add_element({
+        fesa::core::ElementId{5},
+        fesa::model::ElementTopology::truss2,
+        {fesa::core::NodeId{1}, fesa::core::NodeId{2}},
+        fesa::core::PropertyId{4}
+    });
+
+    fesa::model::AnalysisStep step{fesa::core::StepId{6}, "static"};
+    step.add_boundary_condition({fesa::core::NodeId{1}, fesa::model::DofComponent::ux, 0.0});
+    step.add_load({fesa::core::NodeId{2}, fesa::model::DofComponent::ux, 10.0});
+    domain.add_step(step);
+    return domain;
+}
+
+int fail()
+{
+    return 1;
+}
+
+} // namespace
+
+int main()
+{
+    const auto domain = make_domain();
+    const fesa::analysis::AnalysisModel model{domain, fesa::core::StepId{6}};
+
+    if (&model.domain() != &domain) {
+        return fail();
+    }
+    if (&model.step() != domain.find_step(fesa::core::StepId{6})) {
+        return fail();
+    }
+    if (model.active_elements().size() != 1 ||
+        model.active_elements()[0] != domain.find_element(fesa::core::ElementId{5})) {
+        return fail();
+    }
+    if (model.active_boundary_conditions().size() != 1 ||
+        model.active_loads().size() != 1) {
+        return fail();
+    }
+
+    const auto* property = model.property_for(*model.active_elements()[0]);
+    if (property == nullptr || property != domain.find_property(fesa::core::PropertyId{4})) {
+        return fail();
+    }
+
+    const auto* material = model.material_for(*property);
+    if (material == nullptr || material != domain.find_material(fesa::core::MaterialId{3})) {
+        return fail();
+    }
+
+    try {
+        const fesa::analysis::AnalysisModel missing{domain, fesa::core::StepId{99}};
+        (void)missing;
+        return fail();
+    } catch (const std::invalid_argument&) {
+    }
+
+    return 0;
+}
@@ -0,0 +1,80 @@
+#include <fesa/analysis/analysis_state.hpp>
+
+#include <stdexcept>
+#include <vector>
+
+namespace {
+
+int fail()
+{
+    return 1;
+}
+
+bool all_zero(const std::vector<double>& values)
+{
+    for (const double value : values) {
+        if (value != 0.0) {
+            return false;
+        }
+    }
+    return true;
+}
+
+} // namespace
+
+int main()
+{
+    fesa::analysis::AnalysisState state{3};
+    if (state.displacement().size() != 3 ||
+        state.velocity().size() != 3 ||
+        state.acceleration().size() != 3 ||
+        state.temperature().size() != 3 ||
+        state.external_force().size() != 3 ||
+        state.internal_force().size() != 3 ||
+        state.residual().size() != 3) {
+        return fail();
+    }
+    if (!all_zero(state.displacement()) || !all_zero(state.residual())) {
+        return fail();
+    }
+
+    state.set_displacement({1.0, 2.0, 3.0});
+    if (state.displacement()[2] != 3.0) {
+        return fail();
+    }
+
+    state.set_external_force({10.0, 20.0, 30.0});
+    state.set_internal_force({1.0, 2.0, 3.0});
+    state.update_residual();
+    if (state.residual()[0] != 9.0 ||
+        state.residual()[1] != 18.0 ||
+        state.residual()[2] != 27.0) {
+        return fail();
+    }
+
+    try {
+        state.set_displacement({1.0});
+        return fail();
+    } catch (const std::invalid_argument&) {
+    }
+
+    state.iteration_state().time = 1.25;
+    state.iteration_state().increment = 2;
+    state.iteration_state().iteration = 3;
+    if (state.iteration_state().time != 1.25 ||
+        state.iteration_state().increment != 2 ||
+        state.iteration_state().iteration != 3) {
+        return fail();
+    }
+
+    state.set_element_state(fesa::core::ElementId{7}, {4.0, 5.0});
+    const auto* element_state = state.element_state(fesa::core::ElementId{7});
+    if (element_state == nullptr || element_state->size() != 2 || (*element_state)[1] != 5.0) {
+        return fail();
+    }
+    if (state.element_state(fesa::core::ElementId{8}) != nullptr) {
+        return fail();
+    }
+
+    return 0;
+}
@@ -0,0 +1,11 @@
+#include <fesa/core/diagnostic.hpp>
+
+int main()
+{
+    const fesa::core::Diagnostic diagnostic{
+        fesa::core::Severity::info,
+        "core.info",
+        "diagnostic"
+    };
+    return diagnostic.code == "core.info" ? 0 : 1;
+}
@@ -0,0 +1,9 @@
+#include <fesa/core/ids.hpp>
+
+#include <type_traits>
+
+int main()
+{
+    static_assert(!std::is_same_v<fesa::core::NodeId, fesa::core::ElementId>);
+    return fesa::core::NodeId{7}.value == 7 ? 0 : 1;
+}
@@ -0,0 +1,50 @@
+#include <fesa/core/diagnostic.hpp>
+#include <fesa/core/ids.hpp>
+#include <fesa/core/status.hpp>
+
+#include <string>
+#include <type_traits>
+
+namespace {
+
+int fail()
+{
+    return 1;
+}
+
+} // namespace
+
+int main()
+{
+    static_assert(!std::is_same_v<fesa::core::NodeId, fesa::core::ElementId>);
+
+    const auto ok = fesa::core::Status::ok();
+    if (!ok.is_ok() || !ok.diagnostics().empty()) {
+        return fail();
+    }
+
+    fesa::core::Diagnostic error{
+        fesa::core::Severity::error,
+        "core.error",
+        "core failure"
+    };
+    auto failed = fesa::core::Status::failure(error);
+    if (failed.is_ok() || failed.diagnostics().size() != 1) {
+        return fail();
+    }
+    if (failed.diagnostics()[0].code != "core.error" ||
+        failed.diagnostics()[0].message != "core failure") {
+        return fail();
+    }
+
+    failed.add({fesa::core::Severity::warning, "core.warning", "check warning"});
+    if (failed.diagnostics().size() != 2) {
+        return fail();
+    }
+    if (failed.diagnostics()[0].code != "core.error" ||
+        failed.diagnostics()[1].code != "core.warning") {
+        return fail();
+    }
+
+    return 0;
+}
@@ -0,0 +1,7 @@
+#include <fesa/core/status.hpp>
+
+int main()
+{
+    const auto status = fesa::core::Status::ok();
+    return status.is_ok() ? 0 : 1;
+}
@@ -0,0 +1,8 @@
+#include <fesa/fem/dof_key.hpp>
+
+int main()
+{
+    const fesa::fem::DofKey lhs{fesa::core::NodeId{1}, fesa::model::DofComponent::ux};
+    const fesa::fem::DofKey rhs{fesa::core::NodeId{1}, fesa::model::DofComponent::ux};
+    return lhs == rhs ? 0 : 1;
+}
@@ -0,0 +1,83 @@
+#include <fesa/fem/dof_manager.hpp>
+
+#include <stdexcept>
+#include <vector>
+
+namespace {
+
+int fail()
+{
+    return 1;
+}
+
+} // namespace
+
+int main()
+{
+    fesa::fem::DofManager dofs;
+    dofs.define_node_dofs(fesa::core::NodeId{2}, {
+        fesa::model::DofComponent::ux,
+        fesa::model::DofComponent::uy
+    });
+    dofs.define_node_dofs(fesa::core::NodeId{1}, {
+        fesa::model::DofComponent::uy,
+        fesa::model::DofComponent::ux
+    });
+    dofs.apply_boundary_condition({
+        fesa::core::NodeId{1},
+        fesa::model::DofComponent::ux,
+        0.0
+    });
+    dofs.number_equations();
+
+    const fesa::fem::DofKey n1ux{fesa::core::NodeId{1}, fesa::model::DofComponent::ux};
+    const fesa::fem::DofKey n1uy{fesa::core::NodeId{1}, fesa::model::DofComponent::uy};
+    const fesa::fem::DofKey n2ux{fesa::core::NodeId{2}, fesa::model::DofComponent::ux};
+    const fesa::fem::DofKey n2uy{fesa::core::NodeId{2}, fesa::model::DofComponent::uy};
+
+    if (dofs.total_dof_count() != 4 ||
+        dofs.constrained_dof_count() != 1 ||
+        dofs.free_dof_count() != 3) {
+        return fail();
+    }
+    if (dofs.equation_id(n1ux) != 0 ||
+        dofs.equation_id(n1uy) != 1 ||
+        dofs.equation_id(n2ux) != 2 ||
+        dofs.equation_id(n2uy) != 3) {
+        return fail();
+    }
+    if (!dofs.is_constrained(n1ux) ||
+        dofs.free_equation_id(n1ux).has_value()) {
+        return fail();
+    }
+    if (!dofs.free_equation_id(n1uy).has_value() ||
+        *dofs.free_equation_id(n1uy) != 0 ||
+        *dofs.free_equation_id(n2ux) != 1 ||
+        *dofs.free_equation_id(n2uy) != 2) {
+        return fail();
+    }
+
+    const auto full = dofs.expand_free_vector({11.0, 22.0, 33.0});
+    if (full.size() != 4 ||
+        full[0] != 0.0 ||
+        full[1] != 11.0 ||
+        full[2] != 22.0 ||
+        full[3] != 33.0) {
+        return fail();
+    }
+
+    const auto& pattern = dofs.sparse_pattern();
+    if (pattern.size() != 9 ||
+        pattern.front() != std::pair<int, int>{0, 0} ||
+        pattern.back() != std::pair<int, int>{2, 2}) {
+        return fail();
+    }
+
+    try {
+        (void)dofs.equation_id({fesa::core::NodeId{99}, fesa::model::DofComponent::ux});
+        return fail();
+    } catch (const std::invalid_argument&) {
+    }
+
+    return 0;
+}
@@ -0,0 +1,7 @@
+#include <string>
+
+int main()
+{
+    const std::string project = "fesa";
+    return project.size() == 4 ? 0 : 1;
+}
@@ -0,0 +1,7 @@
+#include <fesa/model/analysis_step.hpp>
+
+int main()
+{
+    const fesa::model::AnalysisStep step{fesa::core::StepId{1}, "static"};
+    return step.name() == "static" ? 0 : 1;
+}
@@ -0,0 +1,11 @@
+#include <fesa/model/boundary_condition.hpp>
+
+int main()
+{
+    const fesa::model::BoundaryCondition bc{
+        fesa::core::NodeId{1},
+        fesa::model::DofComponent::ux,
+        0.0
+    };
+    return bc.node_id().value == 1 ? 0 : 1;
+}
@@ -0,0 +1,79 @@
+#include <fesa/model/domain.hpp>
+
+#include <array>
+#include <vector>
+
+namespace {
+
+int fail()
+{
+    return 1;
+}
+
+} // namespace
+
+int main()
+{
+    fesa::model::Domain domain;
+
+    domain.add_node(fesa::model::Node{fesa::core::NodeId{1}, {1.0, 2.0, 3.0}});
+    domain.add_element(fesa::model::Element{
+        fesa::core::ElementId{10},
+        fesa::model::ElementTopology::truss2,
+        {fesa::core::NodeId{1}, fesa::core::NodeId{2}},
+        fesa::core::PropertyId{20}
+    });
+    domain.add_material(fesa::model::Material{fesa::core::MaterialId{30}, "steel"});
+    domain.add_property(fesa::model::Property{
+        fesa::core::PropertyId{20},
+        "bar",
+        fesa::core::MaterialId{30}
+    });
+
+    fesa::model::AnalysisStep step{fesa::core::StepId{40}, "load"};
+    step.add_boundary_condition({fesa::core::NodeId{1}, fesa::model::DofComponent::ux, 0.0});
+    step.add_load({fesa::core::NodeId{2}, fesa::model::DofComponent::ux, 10.0});
+    domain.add_step(step);
+
+    const auto* node = domain.find_node(fesa::core::NodeId{1});
+    if (node == nullptr || node->coordinates()[2] != 3.0) {
+        return fail();
+    }
+
+    const auto* element = domain.find_element(fesa::core::ElementId{10});
+    if (element == nullptr ||
+        element->topology() != fesa::model::ElementTopology::truss2 ||
+        element->node_ids().size() != 2 ||
+        element->property_id().value != 20) {
+        return fail();
+    }
+
+    const auto* material = domain.find_material(fesa::core::MaterialId{30});
+    if (material == nullptr || material->name() != "steel") {
+        return fail();
+    }
+
+    const auto* property = domain.find_property(fesa::core::PropertyId{20});
+    if (property == nullptr ||
+        property->name() != "bar" ||
+        property->material_id().value != 30) {
+        return fail();
+    }
+
+    const auto* analysis_step = domain.find_step(fesa::core::StepId{40});
+    if (analysis_step == nullptr ||
+        analysis_step->boundary_conditions().size() != 1 ||
+        analysis_step->loads().size() != 1) {
+        return fail();
+    }
+
+    if (domain.find_node(fesa::core::NodeId{999}) != nullptr ||
+        domain.find_element(fesa::core::ElementId{999}) != nullptr ||
+        domain.find_material(fesa::core::MaterialId{999}) != nullptr ||
+        domain.find_property(fesa::core::PropertyId{999}) != nullptr ||
+        domain.find_step(fesa::core::StepId{999}) != nullptr) {
+        return fail();
+    }
+
+    return 0;
+}
@@ -0,0 +1,12 @@
+#include <fesa/model/element.hpp>
+
+int main()
+{
+    const fesa::model::Element element{
+        fesa::core::ElementId{1},
+        fesa::model::ElementTopology::bar2,
+        {fesa::core::NodeId{1}, fesa::core::NodeId{2}},
+        fesa::core::PropertyId{3}
+    };
+    return element.node_ids().size() == 2 ? 0 : 1;
+}
@@ -0,0 +1,11 @@
+#include <fesa/model/load.hpp>
+
+int main()
+{
+    const fesa::model::Load load{
+        fesa::core::NodeId{2},
+        fesa::model::DofComponent::ux,
+        5.0
+    };
+    return load.value() == 5.0 ? 0 : 1;
+}
@@ -0,0 +1,7 @@
+#include <fesa/model/material.hpp>
+
+int main()
+{
+    const fesa::model::Material material{fesa::core::MaterialId{1}, "steel"};
+    return material.name() == "steel" ? 0 : 1;
+}
@@ -0,0 +1,7 @@
+#include <fesa/model/node.hpp>
+
+int main()
+{
+    const fesa::model::Node node{fesa::core::NodeId{1}, {0.0, 1.0, 2.0}};
+    return node.coordinates()[1] == 1.0 ? 0 : 1;
+}
@@ -0,0 +1,11 @@
+#include <fesa/model/property.hpp>
+
+int main()
+{
+    const fesa::model::Property property{
+        fesa::core::PropertyId{2},
+        "section",
+        fesa::core::MaterialId{3}
+    };
+    return property.material_id().value == 3 ? 0 : 1;
+}
@@ -0,0 +1,69 @@
+#include <fesa/results/results.hpp>
+
+#include <stdexcept>
+
+namespace {
+
+int fail()
+{
+    return 1;
+}
+
+} // namespace
+
+int main()
+{
+    fesa::results::ResultStep step{"static"};
+    auto& frame = step.add_frame(1, 0.0);
+    if (step.name() != "static" ||
+        step.frames().size() != 1 ||
+        frame.frame_id() != 1 ||
+        frame.time() != 0.0) {
+        return fail();
+    }
+
+    frame.add_field_output({
+        "U",
+        fesa::results::FieldLocation::nodal,
+        {"ux", "uy"},
+        {1, 2},
+        {0.0, 0.1, 1.0, 1.1}
+    });
+    if (frame.field_outputs().size() != 1 ||
+        frame.field_outputs()[0].entity_ids[1] != 2 ||
+        frame.field_outputs()[0].values[3] != 1.1) {
+        return fail();
+    }
+
+    frame.add_history_output({"load-factor", {0.0, 1.0}, {0.0, 10.0}});
+    if (frame.history_outputs().size() != 1 ||
+        frame.history_outputs()[0].values[1] != 10.0) {
+        return fail();
+    }
+
+    try {
+        frame.add_field_output({
+            "bad",
+            fesa::results::FieldLocation::nodal,
+            {},
+            {1},
+            {0.0}
+        });
+        return fail();
+    } catch (const std::invalid_argument&) {
+    }
+
+    try {
+        frame.add_field_output({
+            "bad-shape",
+            fesa::results::FieldLocation::nodal,
+            {"ux", "uy"},
+            {1},
+            {0.0}
+        });
+        return fail();
+    } catch (const std::invalid_argument&) {
+    }
+
+    return 0;
+}
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NINI	825e03dbaf	refactor: move solver skeleton implementations to cpp	2026-06-12 02:38:12 +09:00
NINI	cbd1a6c5d7	feat: add solver core skeleton	2026-06-12 02:25:07 +09:00
NINI	4e7fd1087d	docs: add solver core skeleton phase	2026-06-12 01:31:31 +09:00