水压爆破试验是测试承压设备极限承载能力的标准试验，是指用注水加压的方法使承压设备发生泄漏或破裂。但是在水压爆破试验过程中，迸溅的金属碎片会撞击并损坏封闭实验室墙体和布置在实验室上方的易损装置。为了解决试验过程中产生的高速碎片对封闭实验室的损坏问题，本文提出了一种装配式的橡胶/钢双层复合防护结构，并利用专业显式非线性有限元软件LS-DYNA对其抗冲击性能和防护效果进行了数值模拟，主要工作如下：
　　(1)针对不同厚度的防护结构，对碎片累次冲击后的仿真结果进行了对比研究，根据钢板和橡胶层的破坏结果，确定了钢板和橡胶层的厚度分别为8mm和15mm。然后对碎片冲击钢板-混凝土墙体的工况进行了仿真模拟，根据混凝土墙体内部和背部裂纹的仿真结果，指出了防护结构与墙体之间应留有空隙。
　　(2)考虑了长径比、着靶角度、入射速度和入射角度对碎片冲击历程的影响，针对锥体，椭球体和球体三种形状的碎片进行了模拟研究。结果表明：①对于锥体碎片，根据各工况下竖直方向剩余速度的差异，分为两类典型工况——入射速度0≤v＜80m/s和入射速度80≤v≤300m/s；对于椭球体碎片，分为三类典型工况——入射速度0≤v≤80m/s、80＜v≤150m/s和150＜v≤300m/s；对于球体碎片，分为三类典型工况——入射速度0≤v＜80m/s、80≤v≤120m/s和120＜v≤300m/s。②其他条件不变，碎片竖直方向的剩余速度随着长径比的增大而减小；碎片竖直方向的剩余速度随着着靶角度的增大而减小；相同质量的碎片，锥体碎片的竖向剩余速度小于椭球体碎片和球体碎片的竖向剩余速度。
　　(3)对不同工况下球体碎片初次冲击和二次冲击平铺式橡胶/钢复合板后的破坏情况及防护效果进行了模拟研究，并与纯钢板防护结构进行了对比分析。结果表明：①碎片冲击橡胶/钢板复合防护板后的剩余速度在整体趋势上比冲击纯钢板后的剩余速度要小很多。②当入射角度不变时，碎片对钢板的损伤值随着入射速度的增大而增大；当入射速度不变时，碎片对钢板的损伤值随着入射角度的增大而减小。③根据初始工况的不同，碎片在二次冲击平铺式橡胶/钢板复合防护结构后将会向下反弹或者嵌入橡胶层内，即碎片不会反弹撞击实验室上方的易损装置。
　　(4)为了改善平铺式橡胶/钢板复合防护结构的防护效果，提出了斜铺式橡胶/钢板复合防护结构和锯齿状橡胶/钢板复合防护结构两种改进形式，从剩余速度、反弹角度、能量曲线、钢板凹坑深度和二次冲击后的防护效果五个方面对这三种双层复合防护结构进行了比较分析。结果表明：对于碎片入射速度v＜80m/s的工况的防护，可优先选用锯齿状橡胶/钢板复合防护结构；当碎片入射速度80≤v≤120m/s时，这三种防护结构的防护效果一样；对于入射速度v＞120m/s的工况，适合选用斜铺式橡胶/钢板复合防护结构。
　　综上所述，本文提出的装配式橡胶/钢板双层复合防护结构，在能够保护实验室四周墙体的基础上，还能够改变碎片二次冲击后的预弹射方向，避免碎片向上弹射，从而能有效保护置于实验室上方的易损装置。双层复合防护结构还具有结构简单，造价较低且便于安装更换等特点，可在民用防护领域内推广应用。