Effective Acoustic Equations for a Layered Material Described by the Fractional Kelvin-Voigt Model

Abstract

The paper is devoted to the construction of effective acoustic equations for a two-phase layered viscoelastic material described by the Kelvin–Voigt model with fractional time derivatives. For this purpose, the theory of two-scale convergence and the Laplace transform with respect to time are used. It is shown that the effective equations are partial integro-differential equations with fractional time derivatives and fractional exponential convolution kernels. In order to find the coefficients and the convolution kernels of these equations, several auxiliary cell problems are formulated and solved

Статья посвящена построению эффективных уравнений акустики для двухфазного слоистого вязкоупругого материала, описываемого моделью Кельвина–Фойгта с дробными производными по времени. Для этой цели используется теория двухмасштабной сходимости и преобразование Лапласа по времени. Показано, что эффективные уравнения являются интегродифференциальными уравнениями в частных производных с дробными производными по времени и дробно-экспоненциальными ядрами свертки. Для того чтобы найти коэффициенты и ядра сверток этих уравнений, сформулированы и решены несколько вспомогательных задач