激光增材制造技术有着能量密度高、热输入量可控、成形件表面质量高等优势,将其应用于再制造领域具有广阔的前景。但是,激光增材再制造实验过程的影响因素较多,仅依靠实验探究的方式耗时较长且成本较高。因此,运用数值模拟的方式来研究激光增材再制造修复316L不锈钢具有很重要的研究意义。本文的主要研究工作如下:运用激光增材再制造技术修复尺寸为50 mm×18 mm×10 mm的316L不锈钢板上预置的梯形通槽,进行以下两个方案的实验研究。方案一:在相同能量密度变化下,分别研究激光功率与扫描速度的变化对激光增材再制造过程中温度场及应力场的影响;方案二:第一层第二道熔覆和第二层第一道熔覆对第一层第一道熔覆的微观结构及硬度的影响规律。实验测得了上述两个方案下的温度分布、应力分布、组织变化以及硬度分布等情况,为数值模拟提供温度场和应力场的实验验证。激光增材再制造修复梯形槽的温度场有限元模型模拟所得到的熔池尺寸及温度场变化规律与实验测得的结果相近。研究在相同能量密度变化下,激光功率与扫描速度各自的变化对激光增材再制造过程熔池结构的影响。同时研究了在相同工艺参数下,相邻道熔覆之间的熔池结构差别。在激光增材再制造温度场仿真的基础上,运用热-结构顺序耦合方法,建立应力场模型。研究在相同能量密度变化下,激光功率与扫描速度各自的变化对激光增材再制造过程中应力场的影响;将模拟结果与实验结果进行对比与分析,验证了模型的正确性。分析了不同工艺条件下,激光增材再制造过程中应力演变规律与修复试样的残余应力分布情况。运用数值模拟的方式预测运用激光增材再制造技术修复316L不锈钢板上预置的梯形通槽修复件的变形量变化趋势;模拟结果得出实验前对基材进行预热处理,可以有效的降低修复件的变形量;此外,在本实验的预热温度范围内,预热温度越高,修复件的变形量则越小。最后,通过实验验证了数值模拟预测的正确性。本文建立的有限元模型能正确有效地模拟出不同工艺条件下激光增材再制造过程中的温度场与应力场,为实验工艺探究过程提供参考依据;建立的模型能有效预测基材热处理对修复件变形量的影响,对实验修复316L不锈钢变形控制的预热处理工艺探究有指导意义。