沥青混合料具有十分复杂的内部组成结构,它主要是由集料、沥青结合料及空隙组成的颗粒复合材料。根据胶浆理论,本文把以细集料为分散相分散在沥青胶浆介质中的细分散系称为沥青胶砂。本文以沥青胶砂为主要研究对象,结合计算机有限元数值模拟与室内试验的方法,探索三维粘弹本构模型对沥青胶砂粘弹力学行为特性的预测能力与精度,为沥青混合料的三维细观力学行为和沥青路面路用性能的研究奠定基础。首先推导出沥青胶砂蠕变型和松弛型的三维线性粘弹本构模型方程及其增量形式表达式,然后通过采用Fortran语言编译UMAT子程序,将沥青胶砂三维线性粘弹本构模型数值化。通过程序接口可与有限元软件ABAQUS主程序形成对接,从而实现两者的协同交互工作来进行数值计算。为了获取模型参数,以AC-20沥青混合料的矿料级配和最佳油石比为基础进行沥青胶砂设计,得到最大公称粒径为1.18mm的沥青胶砂的集料级配及材料用量。采用凯尔测控M-100电磁式动态力学试验系统对沥青胶砂试件进行20℃下的单轴拉伸蠕变和扭转剪切蠕变试验,通过拟合工具Origin运用修正广义Kelvin模型对蠕变试验结果进行Prony级数拟合,得到拉伸蠕变柔量和剪切蠕变柔量参数。再通过转换方法和Matlab程序计算得到松弛模量参数。最后进行了20℃下单轴压缩、三点弯曲等不同荷载路径时的三种不同加载模式下的数值模拟与验证试验,对比分析的结果证明了本文中沥青胶砂三维线性粘弹本构数值模型的适用性,在误差允许范围内,能够较好地描述沥青胶砂的力学行为。因此,可以运用有限元数值模拟的方法在实际应用中对沥青胶砂的力学响应行为进行合理预测,具有重要的现实意义。