Step 19: Essential Constraints and Matrix Partition

담당 역할과 필수 스킬

담당 역할: implementation-agent
필수 스킬: fesa-cpp-msvc-tdd
모든 C++ build/test와 최종 VERIFY는 MSVC x64 Debug 기준으로 수행한다.

읽어야 할 파일

/AGENTS.md
/docs/ARCHITECTURE.md
/docs/ADR.md
/docs/requirements/linear-static-3d-euler-beam.md
/docs/formulations/3d-isoparametric-euler-beam-formulation.md
/docs/implementation-plans/linear-static-3d-euler-beam.md
/include/fesa/math/vector.hpp
/include/fesa/math/sparse_matrix.hpp
/include/fesa/fem/dof_manager.hpp
/include/fesa/assembly/sparse_assembler.hpp
/src/fesa/assembly/sparse_assembler.cpp

소유 파일

Create: /include/fesa/constraints/essential_constraints.hpp
Create: /src/fesa/constraints/essential_constraints.cpp
Create: /tests/unit/constraints/essential_constraints_test.cpp
Modify: /src/fesa/CMakeLists.txt
Modify: /tests/CMakeLists.txt

작업

조립된 full CSR matrix를 DofManager의 stable free/constrained ordering으로 partition하고 full/reduced vector를 mapping하는 essential-constraint module을 구현하라.

struct PartitionedStiffness {
    SparseMatrix kff;
    SparseMatrix kfc;
    SparseMatrix kcf;
    SparseMatrix kcc;
};
class EssentialConstraints {
public:
    static Result<PartitionedStiffness> partition(const SparseMatrix& full,
                                                   const DofManager& dofs);
    static Vector gatherFree(const Vector& full, const DofManager& dofs);
    static Vector gatherConstrained(const Vector& full, const DofManager& dofs);
    static Vector reconstructFull(const Vector& freeValues,
                                  const Vector& constrainedValues,
                                  const DofManager& dofs);
};

Partition은 numeric value와 row/column order를 보존하고 0-based CSR invariants를 다시 검증한다. dc는 DofManager prescribed values에서 가져오며 zero로 가정하지 않는다. 이 step은 load vector나 RHS를 조립하지 않고 matrix/vector mapping만 소유한다.

Tests는 hand-computed block extraction, no/all/mixed constraints, nonzero prescribed values, full-free-constrained round trip, invalid dimensions/order를 검증하고 EssentialConstraints regex로 등록한다.

Acceptance Criteria

cmake --build .harness/build --config Debug --target fesa_tests
ctest --test-dir .harness/build -C Debug -R EssentialConstraints --output-on-failure

RED 후 GREEN/VERIFY:

cmake -S . -B .harness/build -A x64 `
  -DFESA_GTEST_SOURCE_DIR=C:/git/googletest `
  "-DMKL_DIR=C:/Program Files (x86)/Intel/oneAPI/mkl/2026.1/lib/cmake/mkl" `
  "-DTBB_DIR=C:/Program Files (x86)/Intel/oneAPI/tbb/2023.1/lib/cmake/tbb" `
  "-DHDF5_DIR=C:/Program Files/HDF_Group/HDF5/2.1.1/cmake"
cmake --build .harness/build --config Debug
ctest --test-dir .harness/build -C Debug -R EssentialConstraints --output-on-failure
ctest --test-dir .harness/build -C Debug --show-only=json-v1
ctest --test-dir .harness/build -C Debug --output-on-failure

검증 절차

partition/mapping tests를 먼저 추가하고 RED를 확인한다.
elimination에 필요한 최소 block extraction으로 GREEN을 만든다.
nonzero dc와 전체 VERIFY를 확인한다.
/docs/implementation-plans/linear-static-3d-euler-beam-implementation-report.md의 Step 19 section에 실제 RED/GREEN/VERIFY command, exit code, 핵심 output과 변경 파일을 기록한다.
Step 19를 completed로 갱신하고 partition/reconstruction evidence를 summary에 기록한다.

금지사항

prescribed displacement를 zero로 덮어쓰지 마라. 이유: 승인된 nonzero BC를 깨뜨린다.
penalty/MPC solver를 추가하지 마라. 이유: V0는 essential partition만 지원한다.
RHS/load assembly를 이 step에 섞지 마라. 이유: factorization-before-load 순서를 검증해야 한다.
직접 commit하지 마라. 이유: Harness executor가 담당한다.

4.0 KiB Raw Blame History