FESADev/docs/shell-surface-pressure-load/physics-evaluation.md

# Shell Surface Pressure Load 물리 평가

## 1. Metadata

- feature_id: `shell-surface-pressure-load`
- source reference comparison report: `docs/shell-surface-pressure-load/reference-comparison.md`
- source reference model: `docs/shell-surface-pressure-load/reference-model.md`
- status: `pass-for-release-agent`
- owner_agent: `physics-evaluation-agent`
- date: `2026-09-01`
- evaluated commit: `1eb4dce885175b78b8229b095f14cac102ea93df`

이 판정은 승인된 물리 기대와 기존 Gate 6 evidence에 한정한다. Abaqus 내부 formulation,
integration, stabilization 또는 result recovery와의 동등성을 주장하지 않으며 release
readiness를 승인하지 않는다.

## 2. Input Evidence

### 2.1 Gate와 artifact

`reference-comparison.md`는 명시적으로 `pass-for-physics-evaluation` handoff를 권고하고,
blocking `U1/U2/U3` 2,187/2,187 rows와 warning-only `UR1/UR2/UR3` 2,187/2,187 rows가
모두 통과했음을 기록한다. Physics Gate는 그 tolerance 판정을 재승인하지 않고, 통과한
비교 결과를 물리 plausibility의 선행 조건으로만 사용했다.

| evidence | exact path / identity | read-only 확인 |
| --- | --- | --- |
| solver HDF5 | `.harness/build/reference/shell-surface-pressure-load/shellNL-meshfine-pressure_results.h5` | schema `1`, 10 accepted frames, unique factor-one frame `9` / increment `10`; SHA-256 `74f35e3e59edd05460733b1d6367994c7f4a1e847b366f2efad6fbecc03796f3` |
| nonlinear log | `.harness/build/reference/shell-surface-pressure-load/shellNL-meshfine-pressure_log.txt` | factor-one iteration `3`: `combined_pass=1`, `transition=accepted`; SHA-256 `8555ff365dcf1f066813d0cce6440c3d56c9840baf8246696daa7b2e7b0061a1` |
| required input | `reference/shellNL-meshfine-pressure/shellNL-meshfine-pressure.inp` | 56,665 bytes, SHA-256 `53718ccc9b41c23fcc1b509a51d66f1347e87aca43a74f1d6cec4d2085f4b90e` |
| required Abaqus CSV | `reference/shellNL-meshfine-pressure/shellNL-meshfine-pressure displacements.csv` | 729 finite wide rows; SHA-256 `2fe53f98eac9f04779100721c3edf8049eb1dbfe733ebcbd819aeeed03b81198` |
| optional Abaqus CSV | `reference/shellNL-meshfine-pressure/shellNL-meshfine-pressure reactions.csv` | `review-only`; SHA-256 `a2347f4e88e4b73c75abe7c23e96bcc696c16c1975e2440b3ad9bf7ecda5f2b6` |
| excluded Abaqus CSV | `reference/shellNL-meshfine-pressure/shellNL-meshfine-pressure stresses.csv` | `excluded`; SHA-256 `bc06f3324cc5d6655ded2939b3e1cb9d55a0359fa0d272a6958399464218a128` |
| test record | `.harness/build/Testing/Temporary/LastTest.log` | existing automatic Stop evidence에서 full CTest `362/362 PASS`; 관련 physics test의 개별 pass 기록 확인 |
| optional FESA debug CSV views | 없음 | 요구되거나 생성된 debug CSV가 없으며 official output으로 사용하지 않음 |

확인한 authoritative quantities는 factor-one global nodal displacement, generalized external/
internal force, generalized residual, constrained reaction, global equilibrium, physical strain
energy, 기존 MITC4 generalized strain/section resultant/stress다. Model purpose는 729-node,
676-element `S4` square shell의 `SPOS`, positive `P=1e6`, `NLGEOM=YES` current-surface follower
pressure response를 end-to-end로 확인하고, stored case가 직접 포함하지 않는 sign, S4R,
linear, objectivity와 tangent 경계를 승인 internal tests로 보완하는 것이다.

## 3. Physics Checks

| physics check | status | evidence와 판정 |
| --- | --- | --- |
| global equilibrium | `pass` | Factor-one applied force sum은 `[8.626e-12, -7.311e-12, -1.0000000000000016e8]`이고 constrained reaction force sum은 `[-5.047e-6, -3.331e-6, 9.999999999999714e7]`이다. HDF5 stored balance를 approved current-arm scales로 다시 normalize하면 force `6.758e-14`, moment `3.725e-14`로 둘 다 `<=1e-8`이다. |
| reaction consistency | `pass` | Constrained DOF에서 `/nodal/reaction`과 `generalized_residual`은 exact 일치했다. Pressure resultant의 `-Z` `1.0e8`에 대해 masked constrained reaction은 `+Z` `9.999999999999714e7`이며, tiny `X/Y`와 moment remainder는 위 global balance gate 안이다. |
| displacement direction | `pass` | Reference connectivity의 `SPOS` vector area는 `+Z`, positive pressure resultant는 `-Z`다. Factor-one HDF5의 729개 `UZ`는 모두 nonpositive이며 625개 free nodes는 negative, 104개 constrained boundary nodes는 exact zero다. Center node의 `UZ=-5.514459701328648e-3`로 load 방향과 deformation mode가 일치한다. |
| pressure sign, resultant, and moment | `pass` | Current configuration의 quadrature vector-area oracle은 expected force `[-1.723e-12, 2.450e-11, -1.0000000000000025e8]`를 주며 HDF5 applied resultant와의 normalized error는 `8.94e-16`이다. Current-arm applied moment oracle error는 승인 `M_Sigma` 기준 `1.32e-16`이다. Existing `ShellSurfacePressureKernel.PartitionsUnityAndIntegratesPlanarResultantAndMoment`와 `ReversesExactlyForSposSnegAndNegativeMagnitude`도 full CTest 기록에서 pass했다. |
| symmetry and expected zero | `pass` | Feature-blocking exact-zero contract인 pressure generalized external rotational entries는 factor-one HDF5에서 exact zero다. Zero pressure/factor geometry validation test도 pass했다. Stored square patch의 mirror symmetry는 보조 sanity로만 확인했으며 `UX/UY/UZ` mirror mismatch의 최대 절대값은 `1.63e-16`, `1.09e-16`, `8.89e-17` 이하다. 별도 외부 symmetry tolerance를 만들지 않았다. |
| nonlinear follower objectivity and current-area behavior | `pass` | HDF5 resultant는 factor-one current `X+u` vector-area oracle과 위 roundoff 수준으로 일치했다. Current scalar area/reference scalar area ratio는 `1.0000006316335197`로 finite하다. Stored symmetric case만으로 reference/current path를 분리하지 않고, existing tests `UsesCurrentAreaAndNormalForFollowerForce`, `IsTranslationAndRigidRotationObjective`, `IsObjectiveUnderRigidMotionAndTracksCurrentArea`, `MatchesCenteredFiniteDifferenceForForceAndResidualSigns`의 pass evidence로 rigid rotation covariance, `gamma=1.25` area/resultant scaling, follower direction과 external tangent sign을 보완했다. |
| element force balance | `not-separately-applicable` | 이 feature는 pressure-only element force row나 element end-action balance contract를 정의하지 않는다. 대신 HDF5에서 `generalized_internal_force - generalized_external_force - generalized_residual`은 element assembly 이후 nodal full space에서 exact zero이고 global resultant/moment gate가 pass했다. Existing MITC4 section resultants는 finite이며 별도 pressure comparator를 만들지 않았다. |
| stress/strain | `pass-sanity-only` | Factor-one `generalized_strain`, `section_resultant`, `stress`의 component names, units, `shell-local` coordinate system과 `midsurface`/`section-position` location은 `io.md`와 일치하고 모든 값이 finite다. 관측 range는 strain `[-9.842e-4, 1.801e-3]`, section resultant `[-4.595e6, 8.646e6]`, stress `[-1.036e8, 1.039e8]`이다. Feature-specific stress sign/reference expectation은 없고 stress CSV는 `excluded`이므로 그 이상의 pass를 주장하지 않는다. |
| rigid body mode | `pass-no-symptom` | Stored case는 104 boundary nodes의 DOF 1–6을 구속하고 625 interior nodes가 자유다. 모든 accepted frame이 finite하게 수렴했고 factor-one maximum translation은 `5.514e-3`로 10-unit span 대비 `5.514e-4`이며 unbounded translation, near-zero-stiffness 또는 impossible displacement 증상이 없다. Pressure가 support를 제공한다는 주장은 하지 않는다. |
| energy/residual | `pass` | 모든 HDF5 numeric dataset과 required U/UR rows는 finite다. Factor-one free translation residual은 `9.06582420157065e-6 / 1.47929199940215e5 = 6.12849e-11 <=1e-2`; zero-external-scale rotation residual은 `1.3758908607997e-6 <=1e-3`이다. Existing `PHYSICAL_STRAIN_ENERGY=86418.04713575779`는 finite positive 보조 evidence이며 pressure-only energy gate로 사용하지 않았다. HDF5 diagnostics는 result-neutral ignored-keyword warning 4개뿐이고 error/nonfinite diagnostic은 없다. |
| model coverage | `pass` | Stored case의 declared inventory `729 nodes / 676 S4 / SPOS / positive P / NLGEOM=YES`와 unique factor-one frame이 모두 확인됐다. Stored case가 직접 다루지 않는 `S4R`, `SNEG`, negative/zero magnitude, linear reference configuration, exact resultant/moment, current-area objectivity와 tangent는 Numerical Review가 지정한 internal portfolio에서 해당 named tests가 pass했다. 승인 범위 밖의 추가 reference portfolio는 요구하지 않는다. |

## 4. Failure Classification

- failure classification: `none`
- 다음 분류는 발생하지 않았다: `equilibrium-failure`, `reaction-inconsistency`,
  `displacement-direction-failure`, `symmetry-failure`, `stress-location-failure`,
  `element-force-inconsistency`, `rigid-body-mode-suspected`, `nonfinite-result`,
  `model-coverage-gap`, `upstream-contract`, `environment`.

`element force balance`의 `not-separately-applicable`과 stress의 `pass-sanity-only`는 upstream
contract가 의도적으로 pressure-only element/stress acceptance family를 만들지 않은 데 따른
범위 표시이며 failure 또는 evidence gap이 아니다.

## 5. Evaluation Verdict

**Verdict: `pass-for-release-agent`.**

문서화된 pressure 방향/부호, resultant/moment, reaction/equilibrium, exact-zero와 보조 symmetry,
nonlinear follower objectivity/current-area, residual/nonfinite 및 declared model coverage가 모두
물리적으로 일관된다. Release Agent가 release readiness를 별도로 audit할 수 있다. 이 verdict는
release approval, publish 권한 또는 reference tolerance의 재승인이 아니다.

## 6. Handoff Recommendation

- handoff target: `Release Agent`
- route: 항상 `Coordinator Agent`를 통해 전달
- recommendation: Gate 8은 requirements-to-physics traceability, known limitations와 release
  evidence를 독립 audit한다. Physics Evaluation Agent는 Gate 8을 시작하거나 승인하지 않는다.

## 7. No-Change Assertion

이 평가에서 source, header, test, CMake, Harness, phase files, `coordination.md`, upstream feature
contracts, implementation reports, reference input/CSV artifacts, `results.h5`, nonlinear log,
`docs/TOLERANCE.md`와 tolerance policy를 수정하지 않았다. 생성한 파일은
`docs/shell-surface-pressure-load/physics-evaluation.md` 하나뿐이다.

## 8. Open Issues

- missing physical expectations: 없음.
- incomplete model coverage: 없음. Stored-case 한계는 승인 internal tests로 보완되며 추가
  reference case는 계약상 요구되지 않는다.
- contradictory sign conventions: 없음.
- unavailable energy/residual evidence: 없음. Existing energy와 residual HDF5/log evidence를
  사용했으며 새 pressure-only energy quantity는 요구되지 않는다.
- blockers: 없음.