立柱是液压支架承受顶板压力的主要结构,因其受井下恶劣工作环境的影响,缸体表面容易发生镀层脱落、划伤、锈蚀等损伤。激光熔覆再制造技术可以对立柱表面损伤进行修复从而延长其服役寿命。然而,激光熔覆过程会对立柱基体及熔覆层造成热损伤,从而影响再制造立柱的力学性能,残余热应力是导致热损伤产生的重要原因。本文基于有限元方法,理论分析结合数值仿真研究激光熔覆过程对残余热应力的影响规律,并对残余热应力影响下立柱强度、疲劳耐久等力学性能进行分析,研究结果可为再制造立柱的性能检验提供理论参考和依据。具体研究内容如下:首先,建立立柱熔覆铁基合金粉末几何模型,利用有限元软件模拟激光熔覆过程。依据实际熔覆工艺参数建立高斯移动热源模型并生成命令流,对模型进行加载得到温度场结果。将温度场作为载荷对立柱熔覆模型进行热力耦合分析,得出残余热应力结果。研究表明熔覆层和立柱基体靠近熔覆层的部分出现较大的残余应力,且在立柱周向基体和熔覆层的残余应力均为拉应力。其次,提出一种再制造立柱有限元分析方法,根据GB 25974.2—2010《煤矿用液压支架立柱和千斤顶技术条件》对立柱冲击试验的规定,通过理论推导和数学计算求得双伸缩立柱在冲击载荷下各级缸体所受压力,建立再制造立柱几何模型及有限元模型,对其进行静力学分析,综合考虑残余拉应力与冲击载荷的影响分析再制造立柱强度。结果表明在残余拉应力的影响下,各级缸体熔覆层的最大应力均超过了材料的屈服极限,有开裂脱落风险。中缸局部应力接近材料屈服极限,容易产生应变疲劳。最后,根据立柱工况确定了立柱疲劳寿命计算时加载方式、载荷大小以及疲劳寿命分析流程。采用有限元方法得出立柱在循环载荷下的应力应变结果,为疲劳寿命估算做准备。基于局部应力应变法,考虑残余拉应力的影响计算再制造双伸缩立柱基体的疲劳寿命,结果表明再制造双伸缩立柱的疲劳危险部位的寿命约为47000次,而立柱新件的疲劳寿命约为68500次。同时提出一种基于Chaboche单轴非线性疲劳损伤累积法则的考虑残余应力影响的激光熔覆再制造零件疲劳寿命估算模型。