initial commit FESurrogateModelTutorial

2026-05-21 17:03:51 +09:00
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commit 43b86669fa
122 changed files with 7929 additions and 0 deletions
@@ -0,0 +1,30 @@
+{
+  "project": "FEMSurrogateTutorial",
+  "phase": "1-beam2d-solver",
+  "steps": [
+    {
+      "step": 0,
+      "name": "beamexamples-parser",
+      "status": "completed",
+      "summary": "Added BeamExamples parser dataclasses and tests for cantilever input and displacement fixtures."
+    },
+    {
+      "step": 1,
+      "name": "frame-element",
+      "status": "completed",
+      "summary": "Added 2D Euler-Bernoulli frame local stiffness and transformation matrix tests and implementation."
+    },
+    {
+      "step": 2,
+      "name": "assembly-and-solver",
+      "status": "completed",
+      "summary": "Added sparse global stiffness assembly, load vector assembly, constrained DOF handling, and linear static solve."
+    },
+    {
+      "step": 3,
+      "name": "fixture-regression",
+      "status": "completed",
+      "summary": "Added BeamExamples displacement regression, analytical cantilever tip check, and clockwise-positive Rz convention alignment."
+    }
+  ]
+}
@@ -0,0 +1,32 @@
+# Step 0: beamexamples-parser
+
+## 읽어야 할 파일
+
+- `/AGENTS.md`
+- `/PROGRESS.md`
+- `/WORKNOTES.md`
+- `/docs/ARCHITECTURE.md`
+- `/BeamExamples/CantileverBeam.txt`
+- `/BeamExamples/CantileverBeam_Displacements.txt`
+
+## 작업
+
+TDD로 `BeamExamples` parser를 구현한다.
+
+- `/tests/test_beamexamples_io.py`를 먼저 작성한다.
+- `read_beam_example()`은 metadata, 6 nodes, 5 beams, fixed node 1, node 6 load를 읽는다.
+- `read_expected_displacements()`는 node별 `Ux`, `Uy`, `Rz` 기준값을 읽는다.
+- parser는 comment, blank line, trailing comma, `Poisson'sRatio` label을 처리한다.
+- 구현 파일: `/src/femsurrogate/fea/model.py`, `/src/femsurrogate/fea/io.py`.
+
+## Acceptance Criteria
+
+```powershell
+uv run pytest tests/test_beamexamples_io.py -q
+uv run ruff check .
+```
+
+## 금지사항
+
+- solver 구현을 이 step에 넣지 마라.
+- fixture 파일을 수정하지 마라.
@@ -0,0 +1,28 @@
+# Step 1: frame-element
+
+## 읽어야 할 파일
+
+- `/AGENTS.md`
+- `/docs/ARCHITECTURE.md`
+- `/src/femsurrogate/fea/model.py`
+- `/src/femsurrogate/fea/io.py`
+
+## 작업
+
+TDD로 2-node 2D Euler-Bernoulli frame element 행렬을 구현한다.
+
+- `/tests/test_frame_element.py`를 먼저 작성한다.
+- `local_frame_stiffness(E, A, I, L)`의 shape, symmetry, axial/bending 계수를 검증한다.
+- `transformation_matrix(x1, y1, x2, y2)`의 shape와 orthogonality를 검증한다.
+- 구현 파일: `/src/femsurrogate/fea/element.py`.
+
+## Acceptance Criteria
+
+```powershell
+uv run pytest tests/test_frame_element.py tests/test_beamexamples_io.py -q
+uv run ruff check .
+```
+
+## 금지사항
+
+- Timoshenko beam, 3D beam DOF를 추가하지 마라.
@@ -0,0 +1,31 @@
+# Step 2: assembly-and-solver
+
+## 읽어야 할 파일
+
+- `/AGENTS.md`
+- `/docs/ARCHITECTURE.md`
+- `/src/femsurrogate/fea/model.py`
+- `/src/femsurrogate/fea/io.py`
+- `/src/femsurrogate/fea/element.py`
+
+## 작업
+
+TDD로 global assembly와 constrained linear static solver를 구현한다.
+
+- `/tests/test_beam_solver.py`를 먼저 작성한다.
+- BeamExamples model의 global stiffness shape `(18, 18)`을 검증한다.
+- fixed node 1의 3 DOF가 constrained 처리되는지 검증한다.
+- `solve_linear_static(model)`이 모든 node displacement를 finite 값으로 반환하는지 검증한다.
+- 구현 파일: `/src/femsurrogate/fea/assembly.py`, `/src/femsurrogate/fea/solver.py`.
+- solver는 `scipy.sparse`와 `scipy.sparse.linalg.spsolve`를 사용한다.
+
+## Acceptance Criteria
+
+```powershell
+uv run pytest tests/test_beam_solver.py tests/test_frame_element.py tests/test_beamexamples_io.py -q
+uv run ruff check .
+```
+
+## 금지사항
+
+- expected displacement 값을 solver에 hard-code하지 마라.
@@ -0,0 +1,30 @@
+# Step 3: fixture-regression
+
+## 읽어야 할 파일
+
+- `/AGENTS.md`
+- `/docs/PRD.md`
+- `/docs/ARCHITECTURE.md`
+- `/BeamExamples/CantileverBeam.txt`
+- `/BeamExamples/CantileverBeam_Displacements.txt`
+- `/src/femsurrogate/fea/`
+
+## 작업
+
+TDD로 BeamExamples displacement regression을 완성한다.
+
+- `/tests/test_cantilever_fixture_regression.py`를 먼저 작성한다.
+- solver 결과의 모든 node별 `Ux`, `Uy`, `Rz`를 기준 displacement file과 `atol=5e-7`, `rtol=1e-6`으로 비교한다.
+- tip displacement 부호와 해석해 `P L^3 / (3 E I)` 대비 크기를 검증한다.
+- 필요한 helper는 `/src/femsurrogate/fea/benchmark.py`, `/src/femsurrogate/fea/responses.py`에 둔다.
+
+## Acceptance Criteria
+
+```powershell
+uv run pytest tests/test_cantilever_fixture_regression.py tests/test_beam_solver.py tests/test_frame_element.py tests/test_beamexamples_io.py -q
+uv run ruff check .
+```
+
+## 금지사항
+
+- 허용오차를 문서 기준보다 느슨하게 키우지 마라.