Sachverhalt:
A.
A._ bezog bis 30. November 2009 Leistungen der Invalidenversicherung, zuletzt eine Viertelsrente. Der mit Knie- und Rückenbeschwerden begründete Rentenanspruch wurde aufgehoben, nachdem A._ seit 1. Juni 2009 vollständig erwerbstätig gewesen war und damit keine erhebliche Erwerbseinbusse mehr vorgelegen hatte (Verfügung vom 20. Oktober 2009).
Am 24. Februar 2012 ersuchte A._ erneut um Leistungen der Invalidenversicherung aufgrund eines Bandscheibenvorfalls. Mit Verfügung vom 1. Dezember 2014 gewährte ihr die IV-Stelle Luzern eine vom 1. März 2012 bis 28. Februar 2014 befristete ganze Rente (Invaliditätsgrad 100 %). Wegen dannzumal neu geltend gemachter psychischer Beschwerden hiess das Kantonsgericht des Kantons Luzern mit Entscheid vom 11. März 2015 die dagegen geführte Beschwerde in dem Sinne gut, dass es die Sache zu weiteren medizinischen Abklärungen an die IV-Stelle zurückwies. Nach Einholung eines polydisziplinären Gutachtens bei der Medizinischen Abklärungsstelle (MEDAS) Bern vom 23. Februar 2016 sprach ihr die IV-Stelle wiederum eine vom 1. März 2012 bis 28. Februar 2014 befristete ganze Rente zu (Verfügung vom 26. Oktober 2016.
B.
Die dagegen geführte Beschwerde wies das Kantonsgericht mit Entscheid vom 15. Dezember 2017 ab.
C.
A._ lässt mit Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten beantragen, unter Aufhebung des Entscheids vom 15. Dezember 2017 sei ihr vom 1. März 2012 bis 28. Februar 2014 eine ganze Rente, ab 1. März 2014 weiterhin eine ganze Invalidenrente, eventuell eine Dreiviertels- oder eine halbe Rente, zuzusprechen. Ferner wird um unentgeltliche Rechtspflege ersucht.
IV-Stelle und kantonales Gericht schliessen auf Abweisung der Beschwerde. Das Bundesamt für Sozialversicherungen hat auf eine Vernehmlassung verzichtet.
Erwägungen:
1.
Soweit die Beschwerdeführerin die Gewährung einer ganzen Invalidenrente vom 1. März 2012 bis 28. Februar 2014 verlangt, kann auf ihr Begehren mangels Rechtsschutzinteresses nicht eingetreten werden, da ihr mit Verfügung vom 26. Oktober 2016 eine ganze Rente für diesen Zeitraum gewährt wurde, was die Vorinstanz bestätigte.
2.
Die Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten kann wegen Rechtsverletzungen gemäss den Art. 95 f. BGG erhoben werden. Das Bundesgericht legt seinem Urteil den Sachverhalt zugrunde, den die Vorinstanz festgestellt hat (Art. 105 Abs. 1 BGG), und kann deren Sachverhaltsfeststellung nur berichtigen oder ergänzen, wenn sie offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von Art. 95 BGG beruht und die Behebung des Mangels für den Ausgang des Verfahrens entscheidend sein kann (Art. 97 Abs. 1 und Art. 105 Abs. 2 BGG). Das Bundesgericht wendet das Recht von Amtes wegen an (Art. 106 Abs. 1 BGG). Es ist folglich weder an die in der Beschwerde geltend gemachten Argumente noch an die Erwägungen der Vorinstanz gebunden; es kann eine Beschwerde aus einem anderen als dem angerufenen Grund gutheissen und es kann sie mit einer von der Argumentation der Vorinstanz abweichenden Begründung abweisen. Immerhin prüft das Bundesgericht, unter Berücksichtigung der allgemeinen Pflicht zur Begründung der Beschwerde (Art. 42 Abs. 1 und 2 BGG), grundsätzlich nur die geltend gemachten Rügen, sofern die rechtlichen Mängel nicht geradezu offensichtlich sind (BGE 141 V 234 E. 1 S. 236 mit Hinweisen).
3.
Streitig und zu prüfen ist, ob das kantonale Gericht Bundesrecht verletzte, indem es die Befristung der zugesprochenen ganzen Invalidenrente auf den 28. Februar 2014 bestätigte.
Die hiefür massgeblichen Rechtsgrundlagen legte die Vorinstanz im angefochtenen Entscheid zutreffend dar. Dies betrifft namentlich die Bestimmungen und Grundsätze zu den Begriffen der Invalidität (Art. 4 Abs. 1 IVG in Verbindung mit Art. 8 Abs. 1 ATSG) und Erwerbsunfähigkeit (Art. 7 ATSG), zum Anspruch auf eine Invalidenrente (Art. 28 IVG), zur Ermittlung des Invaliditätsgrades bei Erwerbstätigen nach der Einkommensvergleichsmethode (Art. 16 ATSG) sowie zu den bei der Neuanmeldung analog anwendbaren Revisionsregeln (Art. 17 Abs. 1 ATSG; BGE 134 V 131 E. 3 S. 132, 117 V 198 E. 3a). Richtig sind auch die Ausführungen zum Beweiswert und zur Beweiswürdigung medizinischer Berichte und Gutachten (BGE 137 V 210 E. 6.2.2 S. 269; 134 V 231 E. 5.1 S. 232; 125 V 351 E. 3 S. 352 mit Hinweisen). Darauf wird verwiesen.
4.
4.1. Bei der Beurteilung der zunächst streitigen gesundheitlichen Situation stützte sich das kantonale Gericht hauptsächlich auf das polydisziplinäre Gutachten der MEDAS Bern vom 23. Februar 2016. Der Gesundheitszustand habe sich seit der die Vergleichsbasis bildenden Verfügung vom 20. Oktober 2009 verschlechtert. Der am 23. August 2011 erlittene Bandscheibenvorfall habe zu einer am 7. November 2011 operativ durchgeführten Wirbelversteifung und einer Dekompression L5/S1 geführt. Am 19. Juni 2012 und am 28. Februar 2013 seien beide Knie mit einer Totalprothese versorgt worden. Dass die Versicherte aufgrund dieser chirurgischen Eingriffe und dem anschliessenden Rehabilitationsbedarf vollständig arbeitsunfähig für sämtliche Tätigkeiten und daher bei einem Invaliditätsgrad von 100 % ab 1. März 2012 Anspruch auf eine ganze Rente gehabt habe, sei unbestritten. Aus dem MEDAS-Gutachten gehe jedoch hervor, dass nach Ablauf der postoperativen Phase von einer gesundheitlichen Verbesserung auszugehen sei. In orthopädischer Hinsicht sei eine vollständige Arbeitsfähigkeit in einer leidensgerechten Tätigkeit mit der Möglichkeit von Erholungs- und Gymnastikphasen gegeben. Seit 2014 zeige auch die psychiatrischerseits durchgeführte antidepressive Therapie Wirkung im Sinne einer Stabilisierung, woraus sich eine 80 %-ige Arbeitsfähigkeit ergebe. Der rheumatologische Gutachter habe wegen des diffusen weichteilrheumatischen Schmerzsyndroms eine um 30 % eingeschränkte Arbeitsfähigkeit attestiert. Interdisziplinär seien die Gutachter schlüssig und nachvollziehbar von einer insgesamt 70 %-igen Arbeitsfähigkeit ausgegangen, weshalb diese Einschätzung zu übernehmen sei.
4.2. Sodann bemass die Vorinstanz die Invalidität ab diesem Zeitpunkt (2014) nach der allgemeinen Methode des Einkommensvergleichs. Das Valideneinkommen legte sie - ausgehend von dem in der Verfügung vom 20. Oktober 2009 ermittelten Wert von Fr. 55'721.- und einer berücksichtigten Lohnentwicklung bis zum Jahr 2014 - auf Fr. 58'372.30 pro Jahr fest. Weiter hielt sie körperlich leichte bis sehr leichte Tätigkeiten im Rahmen des medizinisch formulierten behinderungsangepassten Leistungsprofils für zumutbar und veranschlagte das Invalideneinkommen auf der Grundlage von statistischen Werten (Lohnstrukturerhebung des Bundesamtes für Statistik [LSE 2014]) auf Fr. 37'655.10. In Gegenüberstellung von Validen- und Invalideneinkommen ergab dies einen Invaliditätsgrad von 35 %. Das kantonale Gericht verzichtete auf einen Abzug vom Tabellenlohn; die Einschränkungen der Versicherten seien bereits beim Leistungsprofil sowie bei der Einteilung in das Kompetenzniveau 1 (LSE-Tabelle TA1) berücksichtigt worden. Ferner seien die Voraussetzungen für Eingliederungsmassnahmen in Berücksichtigung der Rechtsprechung nach BGE 141 V 5 von vornherein nicht erfüllt.
5.
5.1.
5.1.1. Wie bereits im vorinstanzlichen Verfahren rügt die Beschwerdeführerin, aufgrund der steten Beschwerden in beiden Knien ergebe sich selbst in leichten Verweisungstätigkeiten eine orthopädische Arbeitsunfähigkeit, was bei der Zumutbarkeitsbeurteilung unberücksichtigt geblieben sei. Dabei übersieht sie, dass in der interdisziplinären Beurteilung der Funktionen und der Arbeitsfähigkeit mit Blick auf die Totalprothesen, auch wenn sich zur Zeit der Begutachtung keine Reizungen oder entzündliche Reaktionen zeigten, keine vollständige Funktionsfreiheit festgestellt und auf die vorhandene Retropatellararthrose hingewiesen wurde. Dieser Befund fand dementsprechend auch Eingang bei den Diagnosen mit Auswirkung auf die Arbeitsfähigkeit. Daraus ergaben sich aus gesamtmedizinischer Sicht Einschränkungen in der Belastbarkeit, wobei hockende und knieende Tätigkeiten zu unterlassen seien. Die Versicherte vermag nicht überzeugend darzulegen, weshalb die von der Vorinstanz gesamthaft übernommene konsensuale Einschätzung der zumutbaren Restarbeitsfähigkeit, welche die Kniebeschwerden demnach miteinbezog, willkürlich sein soll. Nicht stichhaltig ist der weitere Einwand, der rheumatologische Gutachter habe die Feststellungen des behandelnden Dr. med. B._, Facharzt FMH für Rheumatologie, einzig infrage gestellt, ohne eigene Abklärungen zu tätigen. Denn der Experte untersuchte die Versicherte klinisch, veranlasste eine radiologische Untersuchung und liess Laborwerte erheben. Dies gilt auch bezüglich des im Untersuchungszeitpunkt (im Gegensatz zu einem normalen Wert fünf Monate davor) deutlich erhöhten ANA-Titers im Blut, dessen Bestimmung daher, so der Experte, später zu wiederholen sei. Nicht zu beanstanden ist der vorinstanzliche Schluss hierzu, der Gutachter habe zwar eine Wiederholung in ein bis zwei Monaten empfohlen, jedoch seine medizinische Einschätzung und die daraus resultierenden funktionellen Einschränkungen nicht von einer erneuten Bestimmung des ANA-Titers abhängig gemacht. Soweit die Versicherte vorbringt, bereits eine Schmerzintensität von 5-6 von 10 auf der visuellen Analogskala (VAS) sei mit einer bloss 30 %-igen Arbeitsunfähigkeit nicht vereinbar, verkennt sie, dass in Anbetracht der sich mit Bezug auf Schmerzen naturgemäss ergebenden Beweisschwierigkeiten subjektive Schmerzangaben der versicherten Person nicht für die Begründung einer Erwerbsunfähigkeit genügen (Art. 7 Abs. 2 ATSG; BGE 141 V 281 E. 3.7 S. 295 f.). Weiter beeinflusst die ins Feld geführte Operation an den Händen (Bericht des Dr. med. C._, Facharzt FMH für Chirurgie, spez. Allgemeinchirurgie und Traumatologie, vom 19. Januar 2018), soweit es sich dabei nicht ohnehin um ein unzulässiges Novum im Sinne von Art. 99 Abs. 1 BGG handelt, den Beweiswert des MEDAS-Gutachtens nicht, nachdem die täglichen Schmerzen an Händen und in beiden Ellbogen bereits Eingang in die gutachterliche Beurteilung fanden. Es gibt keine Hinweise dafür, dass die durchgeführte Handoperation nicht erfolgreich verlaufen wäre und sich die Problematik verschlechtert haben sollte.
5.1.2. Auch was die psychiatrische Seite betrifft, vermag die Beschwerdeführerin nicht aufzuzeigen, inwiefern die diesbezüglichen Feststellungen der Vorinstanz offensichtlich unrichtig oder anderweitig bundesrechtswidrig sein sollten. In der Expertise der MEDAS wird die rezidivierende depressive Störung im Sinne einer Erschöpfungsdepression (ICD-10 F33.8) als Restsymptomatik ohne Einfluss auf die Arbeitsfähigkeit beurteilt. Einzig aufgrund der chronischen Schmerzstörung mit psychischen und somatischen Faktoren (ICD-10 F45.41) wurde von einer eingeschränkten Teilhabe am Arbeitsleben ausgegangen, wobei sich der psychiatrische Gutachter auch mit den Darlegungen der behandelnden Frau Dr. med. D._, Fachärztin für Psychiatrie und Psychotherapie, nachvollziehbar auseinandersetzte). Dies legte das kantonale Gericht in nicht zu beanstandender Weise bereits dar. Nicht stichhaltig ist der Einwand, für eine mittelgradige Depression werde in der Regel eine Arbeitsunfähigkeit bis zu 50 % attestiert. Ob eine depressive Symptomatik invalidisierenden Charakter hat, ist im Einzelfall zu beurteilen, nunmehr grundsätzlich in einem strukturierten Beweisverfahren nach BGE 141 V 281, wie die Beschwerdeführerin selbst einbringt (BGE 143 V 409; 2/S. 12). Nachdem in der MEDAS-Expertise jedoch schlüssig dargelegt wurde, worauf sich die Vorinstanz stützen durfte, dass der depressiven Symptomatik keine leistungseinschränkende Wirkung zukomme, genügen die vorinstanzlichen Feststellungen hierzu. Nichts zu ihren Gunsten vermag die Versicherte aus dem Umstand abzuleiten, dass sie gemäss Protokoll-Eintrag der Invalidenversicherung bezüglich des Job-Coachings vom 7. Februar 2014 dannzumal noch vollständig arbeitsunfähig gewesen sei. Dabei übersieht sie, dass dieser Zeitraum ohnehin in die Zusprache einer ganzen befristeten Rente fiel. Im gutachterlichen Untersuchungszeitpunkt (November 2015) galt es indessen den Gesundheitsschaden und dessen Auswirkungen auf die Arbeitsfähigkeit nach Abschluss der Rekonvaleszenzphase zu beurteilen.
5.2. Zusammenfassend beruhen die vorinstanzlichen Annahmen zum Gesundheitszustand und zur Arbeitsfähigkeit der Versicherten weder auf offensichtlich unrichtigen noch auf sonstwie rechtsfehlerhaften Tatsachenfeststellungen. Auszugehen ist mithin von einer 70 %-igen Arbeitsfähigkeit in einer leidensangepassten Tätigkeit ab März 2014. Weil von zusätzlichen medizinischen Abklärungsmassnahmen keine neuen entscheidwesentlichen Aufschlüsse zu erwarten sind, konnte und kann auf weitergehende medizinische Erhebungen und Gutachten verzichtet werden (antizipierte Beweiswürdigung; BGE 136 I 229 E. 5.3 S. 236 f. mit Hinweis).
6.
6.1. Strittig ist weiter, ob die Restarbeitsfähigkeit der Versicherten im ausgeglichenen Arbeitsmarkt auf eine hinreichende Nachfrage trifft und ob ihr deren Verwertung gestützt auf die Selbsteingliederungslast zumutbar ist.
6.2. Für die Invaliditätsbemessung ist nicht massgeblich, ob eine invalide Person unter den konkreten Arbeitsmarktverhältnissen vermittelt werden kann, sondern einzig, ob sie die ihr verbliebene Arbeitskraft noch wirtschaftlich nutzen könnte, wenn ein Gleichgewicht von Angebot und Nachfrage nach Arbeitskräften bestünde (ausgeglichener Arbeitsmarkt, Art. 16 ATSG; AHI 1998 S. 287, I 198/97 E. 3b). Der ausgeglichene Arbeitsmarkt umfasst verschiedenste Tätigkeiten, was die beruflichen und intellektuellen Voraussetzungen wie auch den körperlichen Einsatz anbelangt (BGE 110 V 273 E. 4b S. 276). Dabei ist nicht von realitätsfremden Einsatzmöglichkeiten auszugehen, sondern nur von Tätigkeiten, die unter Berücksichtigung der gesamten objektiven und subjektiven Gegebenheiten des Einzelfalles zumutbar sind. An die Konkretisierung von Arbeitsgelegenheiten und Verdienstaussichten sind jedoch rechtsprechungsgemäss keine übermässigen Anforderungen zu stellen (SVR 2016 IV Nr. 58 S. 190, 8C_910/2015 E. 4.2.1 mit Hinweisen). Der ausgeglichene Arbeitsmarkt umfasst auch sogenannte Nischenarbeitsplätze, also Stellen- und Arbeitsangebote, bei welchen Behinderte mit einem sozialen Entgegenkommen vonseiten des Arbeitgebers rechnen können (Urteil 9C_95/2007 vom 29. August 2007 E. 4.3 mit Hinweisen).
6.3. Angesichts der ärztlicherseits festgestellten gesundheitlichen Einschränkungen durfte die Vorinstanz davon ausgehen, dass das Finden einer Stelle auf dem ausgeglichenen Arbeitsmarkt nicht ausgeschlossen ist. Das medizinische Anforderungsprofil, wonach sehr leichte bis leichte Tätigkeiten mit Heben und Tragen von Lasten bis zu zehn Kilogramm in rückenschulgerechter Haltung in temperierten Räumen ohne Zeitdruck im Wechsel zwischen Gehen, Stehen und mit Dominanz im Sitzen mit kleinen Erholungsphasen für Gymnastik und Entspannung zumutbar sind, ist nicht derart restriktiv umschrieben, als dass der ausgeglichene Arbeitsmarkt keine solche Tätigkeiten kennen würde (BGE 138 V 457 E. 3.1 S. 459 f.; Urteil 9C_769/2016 vom 29. Juni 2017 E. 4.3 mit Hinweisen). Dass die ungelernte oder teilweise angelernte Versicherte in den noch zumutbaren Tätigkeiten wie kaufmännische Angestellte oder Nailmodellistin über keine Ausbildung verfügt, ist zwar zutreffend, die Gutachter bezogen sich dabei aber einzig auf den Umstand, dass die Beschwerdeführerin in diesen Bereichen gemäss ihren Angaben anlässlich der gutachterlichen Anamneseerhebung bereits tätig gewesen war. Die Vorinstanz hat kein Bundesrecht verletzt, wenn sie keine konkreten, näher umschriebenen Einsatzmöglichkeiten im Sinne von Arbeitsgelegenheiten aufzeigte (vgl. z.B. Urteile 9C_283/2017 vom 29. August 2017 E. 4.2.3; 9C_226/2017 vom 7. August 2017 E. 3.2; 9C_469/2016 vom 22. Dezember 2016 E. 6.3).
7.
7.1. Die Beschwerdeführerin bestreitet sodann das vorinstanzlich ermittelte Valideneinkommen (Fr. 58'372.30). Mit ihren Vorbringen vermag sie indessen nicht aufzuzeigen, inwiefern die Vorinstanz den diesbezüglich rechtserheblichen Sachverhalt offensichtlich unrichtig feststellte und die Beweise willkürlich würdigte, indem sie einzig ohne nähere Begründung namentlich an einem gestützt auf ein Arbeitspapier vom 22. Juni 1993 angenommenen hypothetischen Einkommen von Fr. 66'500.- festhält, welche Angaben sowohl die IV-Stelle als auch die Vorinstanz als unzuverlässig bezeichneten.
7.2. Schliesslich verweist die Beschwerdeführerin erneut auf ihre körperlichen Limitierungen. Diese wurden allerdings, wie die Vorinstanz schon ausführte, bereits beim Anforderungs- und Belastungsprofil berücksichtigt, weshalb sie nicht nochmals als abzugsrelevant herangezogen werden dürfen (Urteil 9C_264/2016 vom 7. Juli 2016 E. 5.2.2 mit Hinweisen). Zwar sind im Totalwert des Kompetenzniveaus 1 der LSE-Tabelle TA1 bei den Frauen auch Tätigkeiten enthalten, die die Versicherte wegen ihres medizinischen Zumutbarkeitsprofils nicht mehr ausüben kann, doch führt dies nicht dazu, dass grundsätzlich ein Tabellenlohnabzug vorzunehmen ist, weil dieses Kompetenzniveau nicht nur sehr leichte Tätigkeiten umfasst (vgl. Urteil 9C_200/2017 vom 14. November 2017 E. 4.3.2 mit Hinweis auf BGE 142 V 178; vgl. auch Urteile 8C_61/2018 vom 23. März 2018 E. 6.5.2; 8C_439/2017 vom 6. Oktober 2017 E. 5.4). Die Verweigerung eines Abzugs vom Tabellenlohn ist nicht bundesrechtswidrig. Die Beschwerde ist insgesamt unbegründet.
8.
Das Verfahren ist kostenpflichtig (Art. 65 BGG). Die Gerichtskosten werden der unterliegenden Beschwerdeführerin auferlegt (Art. 65 Abs. 4 lit. a in Verbindung mit Art. 66 Abs. 1 BGG). Die unentgeltliche Rechtspflege (im Sinne der vorläufigen Befreiung von den Gerichtskosten und der unentgeltlichen Verbeiständung) kann gewährt werden, da die gesetzlichen Voraussetzungen erfüllt sind (Art. 64 Abs. 1 und Abs. 2 BGG). Es wird indessen ausdrücklich auf Art. 64 Abs. 4 BGG aufmerksam gemacht, wonach die begünstigte Partei der Bundesgerichtskasse Ersatz zu leisten haben wird, wenn sie später dazu in der Lage ist.
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1.
Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2.
Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege wird gutgeheissen. Rechtsanwalt Dr. Bruno Häfliger wird als unentgeltlicher Anwalt der Beschwerdeführerin bestellt.
3.
Die Gerichtskosten von Fr. 800.- werden der Beschwerdeführerin auferlegt, indes vorläufig auf die Bundesgerichtskasse genommen.
4.
Dem Rechtsvertreter der Beschwerdeführerin wird aus der Bundesgerichtskasse eine Entschädigung von Fr. 2800.- ausgerichtet.
5.
Dieses Urteil wird den Parteien, dem Kantonsgericht Luzern, 3. Abteilung, und dem Bundesamt für Sozialversicherungen schriftlich mitgeteilt.
Luzern, 2. August 2018
Im Namen der I. sozialrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Maillard
Die Gerichtsschreiberin: Polla