为了能对沥青混合料单轴压缩动态模量试验进行合理的仿真,本文基于骨料形态特征建立了包含骨料、沥青砂浆、ITZ和空隙的沥青混合料细观虚拟试件,并将仿真实验的计算结果与实验数据进行了对比分析。结果表明,基于仿真实验数据获得的动态弹性模量与室内实验数据获得的结果能较好地吻合。为了研究骨料随机性特征对沥青混合料动态模量的影响,通过随机投放算法生成100个包含随机骨料库的细观虚拟试件,其中骨料截面轮廓采用形态重构、沥青砂浆采用不同参考温度下的动态模量主曲线、ITZ采用库伦摩擦的面-面接触对模型。基于不同温度和加载频率下的虚拟实验数据,每组温度和频率组合获取的虚拟动态模量值都近似服从正态分布,且较低温度和较高频率时的骨料形态随机性会引起更明显的动态模量离散性。不同文献的实验数据表明文中的沥青混合料动态模量预估主曲线具有合理性。对于包含连续松弛谱的频域模量（存储模量、耗散模量和动态模量）和松弛模量的积分核函数,比选了4种可获取积分解的数值积分方法。基于5组沥青混合料实验数据,比较了WLF和Arrhenius两类位移因子对2S2P1D模型的适用性。结果表明,耗散模量会对动态模量产生一定的影响,连续松弛谱H（τ）参数应基于动态模量实验数据获取。采用自适应辛普森公式和容差1,能兼顾积分区间和计算精度。动态模量实验数据获取的2S2P1D模型参数能较好地推断出存储模量和耗散模量的材料参数,但耗散模量的计算值偏差稍大。Arrhenius公式更适合分析沥青混合料的动态模量,而WLF公式更适合分析沥青混合料的耗散模量。2S2P1D模型在拟合动态模量主曲线时,参数拟合值具有明显的初值和范围依赖性。为能获得唯一的拟合解,对2S2P1D模型参数进行敏感性分析并进行分类。基于敏感性分类结果,分别使用沥青胶浆和沥青混合料的动态模量实验数据得到可固定参数的值。结果表明,沥青胶浆的E0、β、k和h可取0、1247、0.233和0.655;沥青混合料的E0、β、k、h和τref可取182MPa、2258、0.189、0.530和0.053。对沥青胶浆和沥青混合料,都可只采用2S2P1D模型的参数E∞来表征材料特性,此时前者的δ和τref可取4.818和6.61×10-4,后者的δ取值4.818。本文分析了沥青混合料单轴压缩动态模量仿真实验替代部分室内实验的可行性,并对如何使用2S2P1D模型构建合理的动态模量主曲线给出了建议。